Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Biopolymere auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten (PHA), Teilvorhaben 2: Verfahrensentwicklung für die wirtschaftliche Produktion - BioPro

Anschrift
Siemens Aktiengesellschaft - Corporate Technology - Abt. CT MM DM
Siemensdamm 50
13629 Berlin
Kontakt
Reinhard Kleinert
Tel: +49 30 386-26313
E-Mail: reinhard.kleinert@siemens.com
FKZ
22007805
Anfang
01.09.2005
Ende
31.12.2008
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhabven BioPro wurden Arbeiten in folgenden 3 Teilbereichen durchgeführt: Fermentation von PHB, Bestimmung von Materialeigenschaften von PHB/Ecoflex-Basis-Blends sowie deren Compounds und Nachhaltigkeitsbewertung. Für die Fermentation von PHB wurden geeignete Mikroorganismen an die Verwendung von Rohglycerin als Substrat adaptiert und die Verfahrensbedingungen hierfür optimiert. Neben der Fermentation von reinem PHB wurde auch die Fermentation von Copolymeren (P(3HB/3HV) bzw. P(3HB/4HB)) mit den Monomeren aus 3-Hydroxybuttersäure (3HB) und 3-Hydoxyvaleriansäue (3HV) durchgeführt. Nach 18-24 h Produktsynthese konnten PHA-Gehalte von 70 bis 77% der Trockenmasse bei der Herstellung von P3HB bzw. 56 bis 62% der Trockenmasse bei der Herstellung von Copolymeren erreicht werden. Die Ausbeute an Zelltrockenmasse/Glycerin der Wachstumsphase betrug 0,5-0,55 g/g. Die Produktausbeute betrug 0,37 g PHB/g Glycerin, was 80% der Stoffwechsel bedingt theoretisch maximal möglichen Ausbeute darstellt. Nicht alle am Markt verfügbaren Rohglycerin-Qualitäten ließen sich direkt für die Fermentation von PHB einsetzen. Bei zu hohen Salzgehalten des Ausgangssubstrats stellte sich aufgrund der Aufkonzentration bei fortschreitender Fermentation eine Hemmung der PHB-Bildung ein. Diese Effekte konnten zum Teil durch einen Verschnitt von stark salzhaltigem Rohglycerin mit weniger salzhaltigen Rohglycerin-Qualitäten behoben werden. Alternativ hierzu wurden innerhalb des Forschungsvorhaben BioPro Verfahren zur preisgünstigen Aufreinigung des Rohglycerins mittels kontinuierlicher Chromatografie (SSMB) oder Elektrodialyse entwickelt. Außerdem erfolgte im Vorhaben BioPro die Bestimmung von Materialeigenschaften der im Vorhaben BioFun eingesetzten PHB/Ecoflex-Basis-Blends aus Roh-PHB (Biocycle 1000) sowie Compounds dieses Blend und dazu im Vergleich die Bestimmung der Materialeigenschaften von PHB/Ecoflex-Blends mit dem im Vorhaben erzeugten PHB (SIAB).
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Vorhabens ist die Verfahrensentwicklung zur fermentativen Herstellung von PHB aus Glycerin (Abprodukt der Biodieselherstellung). Für das so gewonnene PHB ist die technologische Vergleichbarkeit zu den Ergebnissen aus BioFun sicherzustellen. Begleitung der Verfahrensentwicklung mit gemeinsamer Formulierung von Anforderungsprofilen an Biopolymere; Mitarbeit bei der werkstofflichen Charakterisierung des aus Glycerin-Fermentation gewonnenen PHAs; Unterstützung bei der Erstellung der Basisdatensätze für Nachhaltigkeitsbewertungen von Biopolymeren in deren Anwendungen. Bei wirtschaftlicher Herstellbarkeit von PHB aus Glycerin stehen hochwertige Zielapplikationen, für die im Vorhaben BioFun bereits eine Qualifizierung erfolgen wird, zur Substitution bereit.

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