Das Projekt "Biologisch abbaubare Polyester aus 1,3-Propandiol und durch Fermentierung nachwachsender Rohstoffe produziertes Succinat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH durchgeführt. General Information: Changing shopping habits and trends to convenience products have precipitated a plastic waste disposal crisis. Relief is expected by recycling, however, due to the high cost of collection, separation and purification recycling is considered as economically ambiguous. Assuming that biodegradable plastics meet the price expectation, it would be better to use biodegradable plastics which are easily compostable. The estimated EEC market (year 1998) for such products is of significant size: approximately 4-5 x l05 tons/yr. The overall goal of the present project is the synthesis of biodegradable polyesters from two main monomers, 1,3-propanediol and succinate (produced by fermentation from renewable sources) and from other dicarboxylic acids (like terephthalic acid) used as an auxiliary monomers to modified the chemical and physical properties of the polyester. The advantages of this approach compared to polyhydoxyalkanoates or polylactides (two biodegradable polyesters that can be produced from renewable sources) are the lower cost of production and the possibility to easily modify the physical properties of the polyester to the qualities required for the article made of plastic. Therefore the main items of this project are: Production of 1,3-propanediol out of glycerol coming from the oleochemical industry (fatty acids, fatty alcohols) and rape seed oil production. Development of genetically modified micro organisms for maximal yield of 1,3-propanediol production and evaluation of their performances in fermentor up to the m3 scale and in high volumetric productivity membrane bioreactor. Production of succinic acid from starch hydrolysates using Anaerobiospirillum succiniproducens in high performance bioreactor (membrane bioreactors with optimized ratio of cell bleeding and effluent flow rates and in situ product recovery by electro dialysis), to increase the productivity and decrease the waste water treatment of the process. This fermentation is original by the fact that carbon dioxide is consumed for succinate production. Several patents have been deposited regarding the process of succinate production but the productivities reported are low due to low cell density. Development of polyesters based on 1,3-propanediol and succinic acid optimised regarding process ability and thermo-mechanical properties by means of utilization of improved polymerization-copolymerization methods and blending. Manufacture of prototypes of product using the referred optimised polymers, copolymers and blends. Biodegradation studies using various test systems including C-balances, isolation and characterization of degradative microbial consortia and involved enzymes systems (lipases, hydrolase's). Prime Contractor: Institut National des Sciences Appliquees Toulouse, Departement de Genie Biochimique, Toulouse; France.
Das Projekt "Biotechnologisches Produktionsverfahren zur industriellen Herstellung von Fettnitrilen aus Fetten, Ölen und deren Derivaten (Fettnitrile)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie, Organische Chemie I durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die nachhaltige und Umweltfreundliche Umwandlung nachwachsender Rohstoffe - hier nativer Fette und Öle - in Fettnitrile unter Einsatz eines neuartiges biotechnologisches Verfahren ausgehend von Fetten, Ölen und deren Derivaten. Fettnitrile sind als Plattformchemikalien selbst von wirtschaftlichem Interesse, z.B. als Biokraftstoffe und Rohmaterialien für die Spezial- und Polymerchemie, oder fungieren als Ausgangsmaterialien für Fettamine, die wiederum eine Substanzklasse mit großer technischer Bedeutung beispielsweise im Bereich der Schmierstoffindustrie darstellt. In diesem Vorhaben soll ein neuartiges, nachhaltiges, umweltfreundliches, energieökonomisches und kostengünstiges Produktionsverfahren zur Herstellung von Fettnitrilen, ausgehend von einfach zugänglichen Derivaten der Fettsäuren, entwickelt werden. Im Gegensatz zu heute etablierten Verfahren soll die Darstellung der Fettnitrile ohne den Einsatz toxischer Metallkatalysatoren, bei Raumtemperatur und cyanidfrei, sowie praktisch ohne Abfälle (Salze), also mit hoher Atomökonomie erfolgen. Im Detail ist das Vorhaben dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einfach zugänglichen, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Fettalkoholen deren Oxidation zum Beispiel unter Einsatz von Luftsauerstoff in die entsprechenden Aldehyde untersucht wird. Hierzu werden beispielsweise Enzyme in Gegenwart eines Cofaktors in wässriger Lösung eingesetzt. Die dabei entstehenden Aldehyde werden nicht aufgearbeitet bzw. isoliert, sondern sollen direkt in situ in einem Eintopfverfahren chemoenzymatisch in Fettnitrile überführt werden. Hierzu werden die in situ gebildeten Fettaldehyde zunächst mit Hydroxylamin spontan in Oxime umgewandelt, die dann wiederum in situ unter Einsatz einer Aldoximdehydratase unter schonenden Reaktionsbedingungen (Normaldruck, Raumtemperatur) in Wasser zu den gewünschten Fettnitrilen dehydratisiert werden.
Das Projekt "Fettalkohole durch Bioreduktion von Fettsaeuren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel KGaA durchgeführt. Fettalkohole sind bedeutende Grundchemikalien der Fettchemie. Auch Lebewesen bilden Fettalkohole durch Reduktion der Fettsaeure-CoA-Ester. Aus Kostengruenden ist eine Bioreduktion von Fettsaeuren zu Fettalkoholen durch Fermentation wenig aussichtsreich. Chancen koennte dagegen die Biotransformation im Bioreaktor besitzen. Wegen der mehrstufigen Reaktionsfolge (ATP-abhaengige Bildung des CoA-Esters, 2stufige pyridinnukleotid-abhaengige Reduktion des CoA-Esters ueber den Aldehyd zum Alkohol) bietet nur der Einsatz immobilisierter Zellen Aussichten auf Erfolg. Das Projekt ist risikoreich. In einem 2jaehrigen Vorprojekt soll versucht werden, a) in verschiedenen Organismen geeignete Acyl-CoA-Reduktasen nachzuweisen b) ein Clonierungssystem fuer fett-transformierende Hefen zu entwicklen c) die bestgeeignete Acyl-CoA-Reduktase eines Spender-Organismus in fett-transformierenden Hefen zu clonieren.
Das Projekt "Produktion von kurzkettigen Alkanen und Alkoholen aus lignozellulosischen Biomassehydrolysaten mit Hefen (ALK2BIO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. In ALK2BIO soll eine neuartige Technologie entwickelt werden, um alternative Biokraftstoffe aus pflanzlicher Biomasse zu produzieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Biokraftstoffen haben kurz- und mittelkettige Fettalkohole und Kohlenwasserstoffe Eigenschaften, die denen der aus Erdöl hergestellten Kraftstoffe weitgehend entsprechen. Ausgehend von kürzlich an der Goethe-Universität Frankfurt entwickelten Hefen, die aus Kohlenhydraten spezifisch und selektiv kurzkettige Fettsäuren synthetisieren, sollen die Hefen dahingehend weiterentwickelt werden, vor allem Alkane und Alkene mit 5-11 Kohlenstoffatomen beziehungsweise 1-Octanol zu produzieren. Diese könnten direkt als Ersatz oder Zusatz für Benzin-, Kerosin- bzw. Dieselkraftstoffe als sogenannte Drop-in-Kraftstoffe verwendet werden. Hierbei kommen Hefen zum Einsatz, die neben Glucose auch die in lignozellulosischen Hydrolysaten vorhandenen Pentosen vergären können. Die Herstellung von Kohlenwasserstoffen (Alkanen und Alkenen) und Fettalkoholen aus Fettsäuren bzw. deren CoA oder ACP-Estern kann durch eine Vielzahl von biochemischen Reaktionen geschehen. In Arbeitspaket 1 (AP1) sollen zunächst neue Isoenzyme kloniert, gereinigt und in vitro mit kurzkettigen Fettsäuren als Substraten getestet werden. Vielversprechende Kandidaten sollen dann in vivo in Hefen, die kurzkettige Fettsäuren produzieren, exprimiert und die Produktbildung in Fermentationen untersucht werden. In AP2 soll der Hefemetabolismus dahingehend verbessert werden, dass für die Fettsäuresynthase mehr Substrate zur Verfügung stehen. In AP3 sollen die in AP1 und 2 entwickelten Technologien in Pentose-vergärende Hefen integriert werden. In AP4 sollen oleogene Yarrowia lipolytica-Stämme generiert werden, die kurzkettige Fettsäuren und daraus Kohlenwasserstoffe und Alkohole produzieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Aufzeigen technischer Anwendungsfelder" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von COGNIS Deutschland, CRT-Oleochemie durchgeführt. Das Projekt will durch die Zusammenarbeit von Pflanzenzucht und Oleochemie ein hochoelsaeurehaltiges Sonnenblumenoel entwickeln, das moeglichst breit in der Industrie eingesetzt werden kann. Waehrend in der Pflanzenzucht eine Optimierung der Fettsaeurezusammensetzung, eine Erhoehung des alpha-Tocopherol-Gehaltes und eine Anpassung an deutsche Klimaverhaeltnisse bearbeitet wird, eruiert die Forschung Oleochemie moegliche Einsatzfelder des Oels und seiner Derivate. Basisdaten fuer die technische Einsetzbarkeit von Fettsaeuren, Fettalkoholen, Monoglyceriden, Polyolestern und Epoxyfettstoffen sollen erarbeitet werden und Vorteile gegenueber anderen, z.B. auf petrochemischen Rohstoffen basierende Produkte, sollen aufgezeigt werden. Diese Vorteile sollen dann in den verschiedenen Marktsegmenten fuer Kosmetikrohstoffe, Schmierstoffgrundoele, Kunststoffadditive, Polyurethanrohstoffe, Emulgatoren und Tenside zu Produktentwicklungsansaetzen fuehren. Zudem wird die schonende Isolierung des fuer pharmazeutische Anwendungen wertvollen Vitamin E untersucht. Letztendliches Ziel des Projektes ist das Erreichen einer moeglichst hohen Wertschoepfung fuer das landwirtschaftliche Produkt Sonnenblumenoel.