Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Itaconsäureherstellung aus nachwachsenden Rohstoffen als Ersatz für petrochemisch hergestellte Acrylsäure, Teilvorhaben 1: Grundlagenuntersuchungen

Anschrift
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Agrartechnologie
Bundesallee 47
38116 Braunschweig
Kontakt
Dr. Thomas Willke
Tel: +49 531 596-4124
E-Mail: thomas.willke@ti.bund.de
FKZ
22008203
Anfang
01.10.2004
Ende
30.11.2007
Ergebnisdarstellung
Es stellte sich heraus, dass bisher nicht berücksichtigte Faktoren den Bioprozess stark beeinflussen (bspw. Handhabung, Substratlimitierung, Nebenprodukte). Unter den bisherigen Bedingungen waren keine signifikanten Unterschiede zwischen den vorhandenen Stämmen Aspergillus terreus erkennbar. Während der Projektlaufzeit wurde daher kein neuer leistungsfähiger Itaconsäure-Produzent isoliert, sondern die Optimierung des Bioprozesses vorangetrieben. Es wurden Arbeiten zur Untersuchung verschiedener Faktoren sowie des Substrateinflusses ausgeführt, wodurch die Effizienz des Prozesses weiter gesteigert werden konnte. Basierend darauf wurde die Optimierung der mikrobiellen Produktion im Bioreaktor untersucht, wobei vorrangig an der Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute und der Produkt-Konzentration gearbeitet wurde. Die Laborergebnisse der FAL wurden in den Bioreaktormaßstab (2-10 l) übertragen. Es wurden Kultivierungsbedingungen geschaffen, unter denen die Itaconsäureherstellung reproduzierbar ist. Diese Reproduzierbarkeit konnte in den zwei bisherigen Projekten nicht erreicht werden. Nach einer erfolgreichen Prozessoptimierung mit dem Pilz Aspergillus terreus LU02b im 1 l Maßstab wurde der Prozess in den 8-10 l-Maßstab übertragen. Im Vergleich zu den bisher geförderten Itaconsäureprojekten konnte reproduzierbar die Itaconsäure-Endkonzentration auf ca. 90 g/l gesteigert werden, bei einer gleichzeitigen Verkürzung der Kultivierungsdauer auf 7 Tage. Eine Maßstabübertragung der besten Ergebnisse aus den 8 l Maßstab in den 50 l Maßstab wurde erfolgreich durchgeführt. Allerdings war die erzielte Itaconsäure-Konzentration in dem 50 l Maßstab etwas niedriger (74 g/l) Erste Experimente zur Produkt-Extraktion erfolgten, die zeigten, dass nach neuen geeigneten Lösungsmitteln zur Itaconsäure-Extraktion gesucht werden muss, die eine geringe Wasserlöslichkeit zeigen und nicht toxisch auf die Zelle wirken.
Aufgabenbeschreibung
Gesamtziel des Projektes ist die konkurrenzfähige Herstellung von Itaconsäure unter heimischen Bedingungen aus nachwachsenden Rohstoffen. Konkurrenzfähigkeit kann nur erreicht werden, wenn die Produktkosten deutlich gesenkt werden könnten. Der entsprechende Arbeitsplan der FAL sieht 5 Arbeitspakete vor: 1. Suche nach guten Itaconsäureproduzenten durch Screening oder gezielte Mutation/Selektion, 2. Erschließung preiswerter Rohstoffquellen auf Basis nachwachsender Rohstoffe, 3. Optimierung der Kultur- und Fermentationsbedingungen (Projektpartner: TUBS), 4. Entwicklung und Erprobung von Verfahren zur wirtschaftlichen Produktaufarbeitung und Reinigung, sowie 5. Untersuchungen zur Nutzung der verbliebenen Biomasse im Sinne einer Wertschöpfung . Der Baustein (Optimierung der Kultur und Fermentationsbedingungen) wird durch den Projektpartner TU-Braunschweig bearbeitet. Aufbauend auf den bisherigen Arbeiten an der FAL, d.h. der Etablierung der Analytik und erster Studien mit Itaconsäure-Überproduzenten, sollen vor allen Dingen die sichtbar gewordenen Probleme der Substrat- und Produktinhibierung bearbeitet sowie die Effizienz der Produktbildung verbessert werden.

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