Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse durchgeführt. 2,5-Furandicarboxysäure (FDCA) ist eine biobasierende Alternative zur petrochemisch produzierten Terephtalsäure, welche zur Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs- und Textilindustrie verwendet wird. Somit besteht ein großer Markt für diese Plattformchemikalie. Der Fokus des beantragten Vorhabens liegt auf der Entwicklung von maßgeschneiderten Enzymen unter Nutzung der nicht-pathogenen Hefen Arxula adeninivorans und Hansenula polymorpha. Ziel ist die Enzymkatalyse der Reaktion von 5-Hydroxymethylfurfural/5-Hydroxymethylfurfurol (HMF/HMFOH) zu FDCA, eine Nutzung von Roh-HMF direkt aus der Synthese von Zuckern als Substrat (und/oder HMFOH) sowie die effiziente biotechnischen Umsetzung, um einen ökonomischem Gesamtprozess zu ermöglichen. Am IPK werden zwei Ansätze verfolgt: (1) Intrazelluläre bakterielle HMF-Oxidase (HMFO) und (2) gentechnologisch maßgeschneiderte Arylalkoholoxidase (AAOm), sowohl als Ganzzell-Katalyse als auch isoliert/immobilisiert. Der Ansatz mit der höchsten Effizienz wird weiterentwickelt und optimiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten, die Etablierung eines effektiven und robusten enzymatischen Katalyse-Prozesses wird von ASA durchgeführt. Der zusätzliche innovative Aspekt ist die Nutzung alternativer Substrate. Der Fermentationsprozess wird an verschiedene Zucker aus der Lignozellulose angepasst, die durch den Organosolv-Aufschluss am Fraunhofer CBP produziert werden. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung eines wirtschaftlichen und nachhaltigen Verfahrens. Das ausgewählte Substrat für die Enzymkatalyse ist HMF (und/oder HMFOH). Daher ist dessen kostengünstige Produktion ebenfalls sehr wichtig und wird vom Fraunhofer CBP betrachtet. Der gesamte Prozess - von der Hefeanzucht und der Expression der rekombinanten Enzyme bis zur enzymatischen Umsetzung von HMF/HMFOH zu FDCA - wird einem Scale-up in den technischen Maßstab unterzogen, um die Machbarkeit des entwickelten Prozesses zu demonstrieren.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ASA Spezialenzyme GmbH durchgeführt. 2,5-Furandicarboxysäure (FDCA) ist eine biobasierende Alternative zur petrochemisch produzierten Terephtalsäure, welche zur Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs- und Textilindustrie verwendet wird. Somit besteht ein großer Markt für diese Plattformchemikalie. Der Fokus des beantragten Vorhabens liegt auf der Entwicklung von maßgeschneiderten Enzymen unter Nutzung der nicht-pathogenen Hefen Arxula adeninivorans und Hansenula polymorpha. Ziel ist die Enzymkatalyse der Reaktion von 5-Hydroxymethylfurfural/5-Hydroxymethylfurfurol (HMF/HMFOH) zu FDCA, eine Nutzung von Roh-HMF direkt aus der Synthese von Zuckern als Substrat (und/oder HMFOH) sowie die effiziente biotechnischen Umsetzung, um einen ökonomischem Gesamtprozess zu ermöglichen. Am IPK werden zwei Ansätze verfolgt: (1) Intrazelluläre bakterielle HMF-Oxidase (HMFO) und (2) gentechnologisch maßgeschneiderte Arylalkoholoxidase (AAOm), sowohl als Ganzzell-Katalyse als auch isoliert/immobilisiert. Der Ansatz mit der höchsten Effizienz wird weiterentwickelt und optimiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten, die Etablierung eines effektiven und robusten enzymatischen Katalyse-Prozesses wird von ASA durchgeführt. Der zusätzliche innovative Aspekt ist die Nutzung alternativer Substrate. Der Fermentationsprozess wird an verschiedene Zucker aus der Lignozellulose angepasst, die durch den Organosolv-Aufschluss am Fraunhofer CBP produziert werden. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung eines wirtschaftlichen und nachhaltigen Verfahrens. Das ausgewählte Substrat für die Enzymkatalyse ist HMF (und/oder HMFOH). Daher ist dessen kostengünstige Produktion ebenfalls sehr wichtig und wird vom Fraunhofer CBP betrachtet. Der gesamte Prozess - von der Hefeanzucht und der Expression der rekombinanten Enzyme bis zur enzymatischen Umsetzung von HMF/HMFOH zu FDCA - wird einem Scale-up in den technischen Maßstab unterzogen, um die Machbarkeit des entwickelten Prozesses zu demonstrieren.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. 2,5-Furandicarboxysäure (FDCA) ist eine biobasierende Alternative zur petrochemisch produzierten Terephtalsäure, welche zur Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs- und Textilindustrie verwendet wird. Somit besteht ein großer Markt für diese Plattformchemikalie. Der Fokus des beantragten Vorhabens liegt auf der Entwicklung von maßgeschneiderten Enzymen unter Nutzung der nicht-pathogenen Hefen Arxula adeninivorans und Hansenula polymorpha. Ziel ist die Enzymkatalyse der Reaktion von 5-Hydroxymethylfurfural/5-Hydroxymethylfurfurol (HMF/HMFOH) zu FDCA, eine Nutzung von Roh-HMF direkt aus der Synthese von Zuckern als Substrat (und/oder HMFOH) sowie die effiziente biotechnischen Umsetzung, um einen ökonomischem Gesamtprozess zu ermöglichen. Am IPK werden zwei Ansätze verfolgt: (1) Intrazelluläre bakterielle HMF-Oxidase (HMFO) und (2) gentechnologisch maßgeschneiderte Arylalkoholoxidase (AAOm), sowohl als Ganzzell-Katalyse als auch isoliert/immobilisiert. Der Ansatz mit der höchsten Effizienz wird weiterentwickelt und optimiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten, die Etablierung eines effektiven und robusten enzymatischen Katalyse-Prozesses wird von ASA durchgeführt. Der zusätzliche innovative Aspekt ist die Nutzung alternativer Substrate. Der Fermentationsprozess wird an verschiedene Zucker aus der Lignozellulose angepasst, die durch den Organosolv-Aufschluss am Fraunhofer CBP produziert werden. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung eines wirtschaftlichen und nachhaltigen Verfahrens. Das ausgewählte Substrat für die Enzymkatalyse ist HMF (und/oder HMFOH). Daher ist dessen kostengünstige Produktion ebenfalls sehr wichtig und wird vom Fraunhofer CBP betrachtet. Der gesamte Prozess - von der Hefeanzucht und der Expression der rekombinanten Enzyme bis zur enzymatischen Umsetzung von HMF/HMFOH zu FDCA - wird einem Scale-up in den technischen Maßstab unterzogen, um die Machbarkeit des entwickelten Prozesses zu demonstrieren.