Das Vorhaben ist ein Teil des ERA CoBioTech-Verbundvorhabens Bioprozesse für eine optimierte Produktion von Butylestern aus nachwachsenden Rohstoffen (BESTER)'. Das BESTER-Verbundvorhaben hat zum Ziel, Bioprozesse zu etablieren, in denen rekombinante clostridielle Bakterienstämme eingesetzt werden, um Butylacetat (BuA), Butylbutyrat (BuB) und Butylpropionat (BuP) aus nachwachsenden Rohstoffen zu produzieren. Die Produktion dieser Ester wird durch eine Kopplung mit der Aceton-Butanol-Ethanol (ABE)-Fermentation ermöglicht. Butylester werden vielfach bei der Herstellung von Grundchemikalien oder zur Produktion von hochwertigen Inhaltsstoffen in Duftstoffen, Aromen, Kosmetika, Spezialpolymeren und Beschichtungen eingesetzt. Dieses Teilvorhaben verfolgt systembiologische Ansätze zur gezielten Entwicklung von rekombinanten Clostridium saccharoperbutylacetonicum-Stämmen, welche in der Lage sind, hinreichende Mengen an Buttersäure, Essigsäure und Propionsäure aus lignocellulosehaltigen Biomassen fermentativ herzustellen. Weiterhin werden Prinzipien aus der synthetischen Biologie angewandt, um wichtige metabolische Engpässe in den Stoffwechselwegen zur Produktion dieser organischen Säuren zu minimieren.
Ziel des Verbundprojekts ist es, eine Plattform-Technologie für die modell-gestützte Auslegung neuer Bioprozesse zur Nutzung minderwertiger organischer Abfälle für die Herstellung von flüchtigen Fettsäuren (VFA, wie Essig-, Propion-, Butter- und Valeriansäure) mittels Mischkulturfermentation zu entwickeln und in eine Semi-Pilotanlage zu implementieren. Dazu kommen folgende Methoden und Technik im Einsatz: 1. Entwicklung eines bioenergetisch basierten kinetischen Models für die Vorhersage bevorzugter metabolischer Routen von Mischpopulationen; 2. Unterstützung der experimentellen Untersuchungen durch gezielte Optimierung der Betriebsbedingungen anhand des Modells und Werkzeuge der Bioprozesstechnik; 3. Optimierung der mikrobiellen Gemeinschaft für ein gewünschtes Produktspektrum und Produktausbeute durch gezielte Manipulation der Betriebsbedingungen; 4. Erhöhung der Produktivität und Überwindung der Produktinhibierung durch Einsatz einer in-situ Produkttrennungstechnik; 5. Entwicklung einer virtuellen Anlage zur Prozessauslegung für ausgewählte Produkte aus verschiedenen Substraten.
