Das Projekt "Partner D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 durchgeführt. Durch effiziente Umwandlung der Biomasse in integrierten Bioraffinerien können Pflanzen und biologische Abfallstoffe in ihrer Multifunktionalität als Energie- und Rohstofflieferanten nutzbar gemacht werden. Eine der Schlüsselaufgaben ist dabei die Nutzung einer möglichst großen Anzahl der in Lignocellulose enthaltenden Rohstoffe. Lignocellulose umfasst die drei Stoffgruppen Hemicellulose, Cellulose und Lignin, die sich in ihrem Reaktionsverhalten erheblich unterscheiden. Das zentrale technologische Anliegen im Modul II von BIORAFFINERIE2021-Phase I war der Aufschluss der Lignocellulose und die Abtrennung der Hydrolyse- und Fermentationsprodukte mit umweltfreundlichen bzw. umweltneutralen Hilfsmitteln (Wasser, Hochdruck, Temperatur, Biokatalysatoren) zu Einfachzuckern und weiteren Chemikalien. Es wurde eine Gesamtkette zur Produktion von Bioethanol realisiert. Während des Projektfortschritts hat sich herausgestellt, dass ein besonderes industrielles Interesse an der Nutzung des anfallenden Lignins besteht. Lignin ist nach der Cellulose das mengenmäßig wichtigste organische Polymer auf der Erde und macht 30Prozent des nicht-fossilen organischen Kohlenstoffes aus. Generelles Ziel von BIORAFFINERIE2021-Phase II 'Erweiterung der nutzbaren Biomasseressourcen' ist die Optimierung des Gesamtprozesses der Lignocellulose-basierten Bioraffinerie zur Gewinnung der Wertstoffe Lignin und Xylose. Aufbauend auf den im bisherigen Projektverlauf gewonnenen Ergebnissen hier die Produktion und experimentelle Untersuchung von Lignin für den Einsatz in Klebemassen im Vordergrund stehen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme biopos e.V. Forschungsstandort Teltow-Seehof durchgeführt. 1. Vorhabenziel Biopos wird am WP2 des Verbundprojektes teilnehmen. Vorbehandelte Holz-Proben von Eucalyptus und Pappel werden durch enzymatische Hydrolyse charakterisiert und in monomere Kohlenhydrate umgewandelt. 2. Arbeitsplanung Nach Vorbehandlung der LCF-Rohstoffe werden die Einzelzucker (C-5, C-6) mittels enzymatischer Hydrolyse hergestellt und mittels DC und HPLC charakterisiert. Nach der quantitativen Auswertung der erhaltenen isolierten C-5 und C6-Zucker-Gemische werden diese entsprechend der quantifizierten Einzelzucker mit entsprechenden Hefe-Stämmen zu Ethanol fermentiert. Dazu werden Hefen verwendet, die sowohl C-5 als auch C-6 Zucker umsetzen (Saccharomyces cerevisiae zur Fermentation von Glucose and Pichia stipitis zur Fermentation von Xylose). Die Hefe-Stämme werden während der Projektzeit im FI Biopos e. V. kultiviert, so dass eine Fermentation zu Ethanol kontinuierlich möglich ist. Die Ausbeuten an Ethanol werden mittels HPLC (Quantifizierung) und Ermittlung der Gewichtsabnahme (CO2-Bildung) sowie voluminetrisch (CO2-Quantifizierung) bestimmt.
Das Projekt "Bioökonomie International 2016: Integrierte Bernsteinsäureproduktion durch Nutzung von Xylose aus Lignocellulose und Kohlendioxid aus Biogas und Ethanolfermentation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer fermentativen Bernsteinsäureproduktion in der Bakterien CO2 fixieren und Xylose als Kohlenstoffquelle (aus Weizenstroh oder Maisfasern) nutzen. Biogas und CO2 aus der Bioethanolfermentation dienen als CO2-Quellen. Biogas besteht zu 40 % aus CO2 und ca. 60 % aus CH4, während der Gasstrom aus der Bioethanolproduktion reines CO2 ist. Um Biogas im Erdgasnetz zu speichern bedarf es einer Abtrennung des CO2. Dieses in Bernsteinsäure zu überführen dient also auch der Aufreinigung des Biogases zum Einspeisen. Die Nutzung von Lignocellulosen Rohstoffen für die Bioökonomie kann über unterschiedliche Wege geschehen. Eine thermochemische Vorbehandlung führt zur Hydrolyse von Xylan, dem Hauptbestandteil der Hemicellulose. Die entstehende Xylose steht dann zur weiteren Nutzung zur Verfügung. Durch SucciniGas lässt sich die Bernsteinsäureproduktion in Bioraffinerien und Biogasanlagen integrieren, wodurch Synergieeffekte ausgenutzt werden können.
Das Projekt "Konstruktion eines Xylose-fermentierenden Hefestammes fuer die Akloholherstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Dieses Projekt beabsichtigt, einen neuen Saccharomyces cerevisiae Stamm zu konstruieren, der Xylose als Grundstoff fuer die Alkoholproduktion benutzen kann. Xylose ist eine Pentose, die waehrend der Zellulosebereitung durch Hydrolyse aus Xylan oder Hemizellulose in sehr grosser Menge entsteht und im Moment ungenutzt meistens durch Verbrennung beseitigt wird. Mit Hilfe eines Xylose-fermentierenden Hefe-Stammes kann man diese sehr preiswerte Xylose anstelle von Staerke oder der immer teurer werdenden Melasse fuer die Alkoholproduktion einsetzen. Das Verfahren sieht vor, mit Hilfe der Gentechnologie 1. ein Gen fuer Glucose Isomerase oder 2. ein Xylose-Reduktions-/Oxidations-System, die beide zu Xylulose fuehren, in S. cerevisiae zu uebertragen. Die Expression der Gene, die Xylose in Xylulose umwandeln, wird in S. cerevisiae optimiert und stabilisiert, so dass ein biotechnologisch nutzbarer Stamm erhalten wird.
Das Projekt "Konstruktion eines Xylose fermentierenden Hefestammes fuer die Verwertung von Pentose aus Sulfitablauge und aus verzuckertem Holz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Dieses Projekt beabsichtigt, einen neuen Saccharomyces cerevisiae-Stamm zu konstruieren, der eine Verwertungsmoeglichkeit fuer Xylose bietet. Xylose ist eine Pentose, die waehrend der Zellulosebereitung durch Hydrolyse aus Xylan oder Hemizellulose in sehr grosser Menge entsteht und zZt ungenuetzt, meistens durch Verbrennung beseitigt wird. Mit Hilfe eines Xylose-fermentierenden Hefestammes kann man die Abfallxylose in den allgemeinen Energietraeger Ethanol umsetzen. Das Verfahren sieht vor, mit Hilfe der Gentechnologie 1) Ein Gen fuer Glucose Isomerase oder 2) Ein Xylose-Reduktions-/Oxidationssystem ueber Xylitol, die beide zu Xyloulose fuehren, in S. cerevisiae zu uebertragen. Waehrend der ersten Phase dieses Projektes ist die Analyse der bakteriellen Xylose-Isomerase weit fortgeschritten. Die Vorbereitungen zur Einfuehrung des Xylitolwegs sind abgeschlossen. Die Expression der Gene, die Xylose in Xylulose umwandeln, werden zur Zeit optimiert.
Das Projekt "Cluster BIORAFFINERIE2021 - Neue Wege zur integrierten Bioraffinerie Phase 2: Erweiterung der nutzbaren Biomasseressourcen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TuTech Innovation GmbH durchgeführt. Durch effiziente Umwandlung der Biomasse in integrierten Bioraffinerien können Pflanzen und biologische Abfallstoffe in ihrer Multifunktionalität als Energie- und Rohstofflieferanten nutzbar gemacht werden. Eine der Schlüsselaufgaben ist dabei die Nutzung einer möglichst großen Anzahl der in Lignocellulose enthaltenden Rohstoffe. Lignocellulose umfasst die drei Stoffgruppen Hemicellulose, Cellulose und Lignin, die sich in ihrem Reaktionsverhalten erheblich unterscheiden. Das zentrale technologische Anliegen im Modul II von BIORAFFINERIE2021-Phase I war der Aufschluss der Lignocellulose und die Abtrennung der Hydrolyse- und Fermentationsprodukte mit umweltfreundlichen bzw. umweltneutralen Hilfsmitteln (Wasser, Hochdruck, Temperatur, Biokatalysatoren) zu Einfachzuckern und weiteren Chemikalien. Es wurde eine Gesamtkette zur Produktion von Bioethanol realisiert. Während des Projektfortschritts hat sich herausgestellt, dass ein besonderes industrielles Interesse an der Nutzung des anfallenden Lignins besteht. Lignin ist nach der Cellulose das mengenmäßig wichtigste organische Polymer auf der Erde und macht 30% des nicht-fossilen organischen Kohlenstoffes aus. Generelles Ziel von BIORAFFINERIE2021-Phase II Erweiterung der nutzbaren Biomasseressourchen ist die Optimierung des Gesamtprozesses der Lignocellulose-basierten Bioraffinerie zur Gewinnung der Wertstoffe Lignin und Xylose. Aufbauend auf den im bisherigen Projektverlauf gewonnenen Ergebnissen hier die Produktion und experimentelle Untersuchung von Lignin für den Einsatz in Klebemassen im Vordergrund stehen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Gentechnische Optimierung und Stammkonstruktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Organische Chemie III (Makromolekulare Chemie und Organische Materialien) durchgeführt. Der hier verfolgte Ansatz zielt auf die rekombinante Biosynthese von Rhamnolipiden mit dem industriell genutzten Pseudomonaden P. putida auf Basis von Xylose bzw. mit mittelfristig erheblich kostengünstigeren Hydrolysaten lignocellulosehaltiger Biomasse. Grundsätzliche Vorteile der Produktion von Rhamnolipiden mit rekombinanten Stämmen sind (1) die Entkopplung der Biosynthese von der komplexen Quorum-Sensing abhängigen Regulation in P. aeruginosa, (2) die Verwendung nicht pathogener Stämme und (3) die gezielte Biosynthese von Mono- oder Di-Rhamnolipiden. Insgesamt sollen zwei Themenbereiche bearbeitet werden: 1. Optimierung der rekombinanten Rhamnolipidproduktion auf Glucosebasis. 2. Erweiterung bestehender Substratspektren in P. putida zur Xylose-Verwertung.
Das Projekt "Förderschwerpunkt Biotechnologie: Bioraffinerie der 2. Generation: Optimierung der Prozessführung zur Gewinnung werthaltiger Zucker und naturbelassenen Lignins aus Roggenstroh-Lignocellulose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Thermische Verfahrenstechnik V-8 durchgeführt. Ziel dieses Ergänzungsprojektes ist die Bearbeitung von neu aufgeworfenen Fragestellungen aus dem Vorprojekt (DBU AZ13157-32). Diese umfassen unter anderem die Gewinnung eines hochwertigen Xyloseproduktes mittels Heisswasserhydrolyse (LHW), die Bestimmung von experimentellen Daten mit Relevanz zur Maßstabsvergrößerung, sowie der Vergleich des Prozesses mit konventionellen Methoden. Alle bis zu diesem Zeitpunkt durchzuführenden Arbeiten des Arbeitsplanes wurden durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Integration von thermischer und enzymatischer Hydrolyse möglich ist. Dabei wurde vor allem der Einfluss der Reaktorperipherie und des Festbetts auf die enzymatische Reaktion betrachtet. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass für einige der verwendbaren Enzyme eine Stabilisierung bei erhöhten Temperaturen durch Druck möglich ist und sich dadurch die Anfangsreaktionsgeschwindigkeit deutlich steigern lässt. Auf Grund der bisherigen Ergebnisse ist nicht davon auszugehen, dass in naher Zukunft eine enzymatische Reaktion über 100°C durchgeführt werden kann. Daher wurde ein Anlagenkonzept entwickelt, um die noch vorhandenen Beschränkungen im Bereich der enzymatischen Hydrolyse zu kompensieren. Über die Verwendung einer Membran zur Abtrennung der monomeren und dimeren Zucker wird eine Hemmung der vorhergehenden enzymatischen Schritte verhindert und zudem das Produkt einfach von den eingesetzten Enzymen getrennt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Iterative Prozessentwicklung zur Stamm- und Verfahrensoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie (150), Fachgebiet Bioverfahrenstechnik (150k) durchgeführt. Rhamnolipide gehören als mikrobiell hergestellt Tenside zu der Gruppe biobasierter Produkte mit denen gleichzeitig ökologische und ökonomische Aspekte adressiert werden können. Dies soll durch die biotechnologische Verwertung von Xylose zu Rhamnolipiden gelingen. Dafür sollen hier zwei Themenbereiche bearbeitet werden: 1. Optimierung der rekombinanten Rhamnolipidproduktion auf Glucosebasis. 2. Erweiterung bestehender Substratspektren in P. putida zur Xyloseverwertung. Die Arbeitsgruppe an der Universität Hohenheim wird die Bioprozessentwicklung und Stammevaluation bearbeiten. Dabei werden insbesondere die Prozessoptimierung und Scale-up Strategie für die Übertragung in den industriellen Maßstab bearbeitet sowie die Identifizierung der Nebenprodukte von P. putida, und die Charakterisierung der neuen Rhamnolipidproduktions-Stämme durchgeführt.
Das Projekt "Nachfolgeprojekt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Thermische Verfahrenstechnik V-8 durchgeführt. Durch effiziente Umwandlung der Biomasse in integrierten Bioraffinerien können Pflanzen und biologische Abfallstoffe in ihrer Multifunktionalität als Energie- und Rohstofflieferanten nutzbar gemacht werden. Eine der Schlüsselaufgaben ist dabei die Nutzung einer möglichst großen Anzahl der in Lignocellulose enthaltenden Rohstoffe. Lignocellulose umfasst die drei Stoffgruppen Hemicellulose, Cellulose und Lignin, die sich in ihrem Reaktionsverhalten erheblich unterscheiden. Das zentrale technologische Anliegen im Modul II von BIORAFFINERIE2021-Phase I war der Aufschluss der Lignocellulose und die Abtrennung der Hydrolyse- und Fermentationsprodukte mit umweltfreundlichen bzw. umweltneutralen Hilfsmitteln (Wasser, Hochdruck, Temperatur, Biokatalysatoren) zu Einfachzuckern und weiteren Chemikalien. Es wurde eine Gesamtkette zur Produktion von Bioethanol realisiert. Während des Projektfortschritts hat sich herausgestellt, dass ein besonderes industrielles Interesse an der Nutzung des anfallenden Lignins besteht. Lignin ist nach der Cellulose das mengenmäßig wichtigste organische Polymer auf der Erde und macht 30Prozent des nicht-fossilen organischen Kohlenstoffes aus. Generelles Ziel von BIORAFFINERIE2021-Phase II 'Erweiterung der nutzbaren Biomasseressourchen' ist die Optimierung des Gesamtprozesses der Lignocellulose-basierten Bioraffinerie zur Gewinnung der Wertstoffe Lignin und Xylose. Aufbauend auf den im bisherigen Projektverlauf gewonnenen Ergebnissen hier die Produktion und experimentelle Untersuchung von Lignin für den Einsatz in Klebemassen im Vordergrund stehen.
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