Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen

22024905

01.09.2006

Im Teilprojekt der biotechnologischen Bernsteinsäureherstellung wurde die Fermentation durch Anpassung des Mediums und der physikalischen Parameter wie Drehzahl und Begasungsrate optimiert. Im Vergleich zu Literaturergebnissen mit dem gleichen Mikroorganismus konnte, bei gleichzeitiger Reduktion der Rohstoffkosten, die Raum-Zeit-Ausbeute erhöht werden. Weiterhin wurde ein erfolgreicher Scale-up in den 5 L Maßstab durchgeführt. Neben Glucose konnten auch Substrate wie Stärkehydrolysat, Melasse, Glycerin und Rohglycerin aus der Biodieselproduktion in der Fermentation etabliert werden. Zur Aufarbeitung der Bernsteinsäure wurde ein neuartiges Aufreinigungsverfahren mittels Metalloxiden entwickelt und zum Patent angemeldet. Damit kann die Bernsteinsäure während der Fermentation kontinuierlich abgetrennt werden, was eine weitere Verbesserung der Produktivität bedeutet. Im Teilprojekt chemische Konversion wurden ausgehend von Bernsteinsäure unterschiedliche Wege der chemischen Umsetzung hin zu technisch relevanten Derivaten betrachtet. Ein Schwerpunkt der experimentellen Arbeiten lag auf dem Gebiet der Estersynthese. Die Bernsteinsäuredialkylester zeigen gute Eigenschaften als umweltfreundliche Lösemittel oder Weichmacher für Kunststoffe. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt bestand in der katalytischen Hydrierung von Diethylsuccinat zu den Industriechemikalien -Butyrolacton, 1,4-Butandiol und Tetrahydrofuran, bei der hohe Ausbeutewerte erzielt werden konnten. Durch die Umsetzung mit Ammoniak lassen sich weitere industriell bedeutende Chemikalien wie z. B. Pyrrolidone gewinnen. Im Teilprojekt Polymerisation wurden die Synthesen von Homo- und Copolyamiden aus Bernsteinsäure und 1,4-Diaminobutan sowie weiterer Polymere auf Basis der Bernsteinsäure untersucht.

Ziel des Vorhabens ist es, eine Nachwuchsgruppe mit dem Schwerpunkt "Grundlagen- und Applikationsentwicklung von Hochleistungspolymeren auf Basis C4-stämmiger chemischer Grundstoffe aus industriell verfügbaren heimischen Nachwachsenden Rohstoffen" bei Fraunhofer UMSICHT zu etablieren. Der technologische Fokus des Vorhabens soll auf hochpreisigen polymeren Endprodukten liegen, die aus Biomasse über die C4-Route durch Fermentation und chemische Konversion gewonnen werden können. Insbesondere sollen Polymere entwickelt werden, die durch herausragende Eigenschaften entweder lukrative Nischen besetzen und/oder über Alleinstellungsmerkmale verfügen. In dem Förderzeitraum werden von der Nachwuchsgruppe wesentliche Grundlagen der industriellen C4-Chemie auf Basis nachwachsender Rohstoffe erarbeitet und in konkrete Endprodukte umgesetzt. Das Know-how soll langfristig bei Fraunhofer UMSICHT als Nukleus für die Entwicklung weiterer innovativer Prozesse zur Herstellung von biobasierten Plattformchemikalien und entsprechender Syntheserouten für neue Werkstoffe dienen. Des Weiteren sollen die Projektergebnisse durch industrielle Partner zeitnah umgesetzt und verwertet werden.