Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Heterologe Aceton - Fermentation (HAF)

Anschrift
Evonik Industries AG - Standort Wolfgang - Abt. CU-EC-EX-PRD-PR
Rodenbacher Chaussee 4
63457 Hanau
Kontakt
Dr. Ulrich Becker
Tel: +49 6181 59-3526
E-Mail: ulrich.becker@evonik.com
FKZ
22014807
Anfang
01.02.2008
Ende
31.03.2011
Ergebnisdarstellung
Es wurde eine C. glutamicum gltA-Deletionsmutante konstruiert, um den intrazellulären Acetyl-CoA-Pool zu erhöhen. Dieser Stamm war anschließend durch die plasmidbasierten Aceton-Synthese-Operone befähigt, Aceton zu produzieren, was sich auf 5,8 g/l Aceton steigern lassen konnte. Weiterhin wurde im Rahmen des Projektes die heterologe, Acetat-unabhängige Produktion von Aceton in Escherichia coli etabliert. Dazu wurden die Gene für die Thioesterase YbgC (ygbC) aus H. influenzae zusammen mit den Genen für die Thiolase (thl) und die Acetacetat-Decarboxylase (adc) aus C. acetobutylicum in Form eines neuen synthetischen ‚Aceton‘-Operons zusammengeführt, in das Plasmid pUC19 kloniert und in E. coli transformiert. Durch Optimierung der Medienzusammensetzung und der Kulturbedingungen konnte die Acetonbildung gesteigert werden. Durch genetische Modifikationen von Genen des zentralen Stoffwechsels von E. coli wurden weitere Verbesserungen des Produktionsstammes erzielt. Dabei konnte in einem fermentativen Prozess zur Herstellung von Aceton bis zu 80% der theoretisch möglichen Ausbeute von Aceton auf Glukose erzielt werden. Während der Projektlaufzeit war eine Steigerung der Produktivität auf bis zu 0,24 g/l h möglich, was eine deutliche Steigerung zur Ausgangssituation darstellt aber unter der gegenwärtigen Preissituation für Aceton momentan keine wirtschaftliche Alternative zu dem sonst petrochemische Grundstoffe nutzenden Herstellverfahren darstellt. Weitere Optimierung wäre möglich und würde eventuell ein alternatives, nachhaltiges Herstellverfahren auf nachwachsenden Rohstoffen für die Zukunft zur Verfügung stellen. Außerdem konnte für C. aceticum ein Transformationsprotokoll etabliert werden, so dass verschiedene konstruierte Plasmide in den Stamm eingebracht werden konnten. C. aceticum war dadurch in der Lage, aus den Kohlenstoff- und Energiequellen Fructose oder CO2 und H2 das Produkt Aceton zu produzieren. Versuche zur Optimierung der Acetonproduktion wurden mit C. acet
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Vorhabens war die Etablierung eines mikrobiellen Herstellverfahrens von Aceton aus nachwachsenden Rohstoffen mittels neuer Bakterienstämme und eines fermentativen Verfahrens bei gleichzeitiger Entkopplung der Acetonproduktion von der Bildung von Butanol und Ethanol wie im klassischen ABE-Prozess. Gegenstand der Entwicklung war die Auswahl und Optimierung von geeigneten mikrobiellen Produktionsstämmen, die Entwicklung und Optimierung des Fermentationsprozesses, sowie der Entwicklung eines anschließenden Aufarbeitungsprozesses durch Abtrennung des Produktes aus der Fermentationsbrühe mit anschließender weiterer Aufarbeitung. Des Weiteren wurde eine Refixierung von CO2 angestrebt. Dazu sollten die Möglichkeiten getestet werden einen Produktionsorganismus zu konstruieren der Aceton komplett aus CO2 bilden kann.

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