Das Projekt "Teilvorhaben 1: Fermentative Produktion von Edukten für bulk-Chemieprodukte auf Basis nachwachsender Rohstoffe am Beispiel von Acrylsäure" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Degussa GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die stoffliche Nutzung nachwachsender einheimischer Rohstoffe für die Produktion des mikrobiellen Intermediats 3-Hydroxypropionaldehyd, das unter anderem chemisch zu Acrylsäure umgesetzt werden kann. Dies beinhaltete die Entwicklung eines Ganzzellbiokatalysators, der den Rohstoff Glycerin biokatalytisch in das Zielprodukt 3-Hydroxypropionaldehyd umwandelt. Anschließend wurde der Einsatz des Ganzzellbiokatalysators durch Metabolic Engineering und durch Anpassung der Prozessbedingungen optimiert. Des Weiteren wurden Anwendungstests bezüglich der direkten Verwendung von 3-Hydroxypropionaldehyd in alternativen Marktsegmenten durchgeführt.
Das Projekt "Praktikable asymmetrische Reaktionen durch Biokatalyse. Integrierte Prozesse mit ionischen Flüssigkeiten zur Gewinnung chiraler Alkohole (Praktibiokat)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Abteilung 4 Wertstoffrückgewinnung durchgeführt. 1. Gesamtziel ist die Entwicklung generischer integrierter Prozesse (Reaktion und Aufbereitung) zur effizienten biokatalytischen Gewinnung chiraler Alkohole über asymmetrische Reaktionen unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten als Lösemittel. Hierbei steht die Wiederverwertung ionischer Flüssigkeiten in Produktionsprozess im Mittelpunkt. 2. Aufgabe der Universität Bremen ist die Untersuchung von Aufbereitungsmöglichkeiten von produktbeladenen ionischen Flüssigkeiten und Prozessabwasser insbesondere Berücksichtigung des Umwelt- bzw. Wassergefährdungspotenzials der ionischen Flüssigkeiten. 3. Im Rahmen dieses Vorhabens soll die Anwendung von Biokatalysatoren erweitert und zusammen mit nicht flüchtigen Lösemitteln optimiert werden, um so einen Wettbewerbsvorteil zu ermöglichen. Die neuen Erkenntnisse sind von den industriellen Kooperationspartnern direkt oder indirekt (beispielsweise über Lizenzvergabe) wirtschaftlich nutzbar.
Das Projekt "BioIndustrie 2021: CLIB 2021: Carboxy Fun: Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens zur Herstellung von funktionalisierten Carbonsäuren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Das hiermit beantragte Projekt hat die biotechnologische Umsetzung von nachwachsenden Rohstoffen zu einem Monomer zum Ziel, welche dann auf chemischem Wege polymerisiert wird. Die Polymerisation ist nicht Bestandteil dieses Projektes. Gegenstand der Resourcenplanung sind die Auswahl und Optimierung eines geeigneten Biokatalysators, die Optimierung seiner Produktion und die Prozessentwicklung für die eigentliche Biotransformation, sowie die Entwicklung der Extraktion und Reinigung des Monomers. Die anvisierten Endprodukte werden aktuell ausschließlich aus petrochemischen Grundstoffen in einem Volumen von mehreren zehntausend Tonnen/a produziert. Der Markt für diese Produkte ist also bereits vorhanden und entwickelt. Die basierend auf petrochemischen Rohstoffen hergestellten Monomere sind qualitativ nicht von den auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellten Monomeren zu unterscheiden. Daher besteht großes Interesse die Monomer-Produktion bei Erreichen der Ziele bezüglich Effizienz und Kosten vollständig auf eine nachhaltige Basis aus nachwachsenden Rohstoffen umzustellen.
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Produkte und Anwendungen durch chemische und biochemische Funktionalisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. SynRg bearbeitet in einem interdisziplinären Ansatz die Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung. Die Teile 'Produkte und Anwendungen' nutzen chemische Funktionalisierungen, um Polymereigenschaften gezielt auf ihre Anwendungen hin zu modifizieren, und führen zu biomasse-basierte, anwendungsnahe Produkte. Das langfristige Ziel besteht in der Umstellung der Produktion von Spezialpolymeren auf eine nachhaltige Basis aus nachwachsenden Rohstoffen, um die bisher eingesetzte petrochemischen Routen ersetzen zu können. Die von den Partnern bereitgestellten Zwischenprodukte werden chemisch funktionalisiert. Die entstehenden Monomere werden charakterisiert und die Methode der Funktionalisierung wird hinsichtlich Selektivität und Umsatz optimiert. Weitere Methoden der Funktionalisierung kommen zum Einsatz und die Reaktionen werden analog zur ersten Route für die Zielprodukte optimiert. Die funktionalisierten Produkte werden zu Basispolymeren und Compounds umgesetzt. Ein Vergleich der chemischen und der biotechnologischen Routen wird durchgeführt. Dabei werden die von den Partnern entwickelten Biokatalysatoren hinsichtlich ihres Potentials mit den chemischen Verfahren verglichen. In diesem Vergleich sollen die Aussagen zur Selektivität, Umsatz, Wirtschaftlichkeit der biotechnologischen Route im Vordergrund stehen. Die Ergebnisse des Verbundvorhabens sollen genutzt werden, um alternative biotechnologische Routen im Vergleich zu den bestehenden petrochemischen Verfahren zu bewerten und im Falle der Wirtschaftlichkeit der Prozesse und vergleichbarer Produktqualität zu kommerzialisieren. Im Erfolgsfall würden sich die Planung und der Aufbau einer Pilotanlage anschließen, um Erfahrungen beim Scale-up der Verfahren zu sammeln. In einem nächsten Schritt würde sich ein Investitionsprojekt für eine Produktionsanlage zur Bereitstellung größerer Produktmengen anschließen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Koordination und Monitoring aller produktionsrelevanten Parameter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phytowelt GreenTechnologies GmbH durchgeführt. SynRg beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischen auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen Produktion von Wertstoffen aus NaWaRo unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Neben der Koordination und Erstellung des Tools zur Projektsteuerung und Analyse der Wertschöpfungskette (ePlan), hilft PHY bei der Identifizierung von Faktoren zur Kontrolle der Organbildung und des Blühzeitpunktes. Es werden Faktoren gesucht, die bei der Kontrolle des Stammzellschicksals, der Zellteilungsaktivitäten im Meristem, sowie den Wechsel von generativer zu reproduktiver Phase wirken, u.a. auch Regenerationsfaktoren. Eine weitere Aufgabe ist die Klonierung von Genen pflanzl. Biokatalysatoren zur Enzymproduktion in Mikroorganismen. Dies dient hauptsächlich der Rohstoffadaptierten Enzymentwicklung für die Umwandlung von Fetten in Fettsäuren und zu Dicarbonsäuren. Die Aktivitätsbestimmung der Biokatalysatoren ist ein wichtiger Bestandteil unserer Arbeit. PHY adressiert den großen Wachstumsmarkt der Enzyme und nachhaltigen Produktionsprozessen. PHY nutzt bereits ihr Know-how der Pflanzenbiodiversität um Pflanzen als Enzym- und Rohstoffquelle zu verwenden. Da der Bedarf steigt, klassische Chemieproduktion durch nachhaltige zu ersetzten, sind die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten für die Vermarktung der zu isolierenden pflanzlichen Biokatalysatoren als sehr gut einzustufen. Das Steuerungstool ePlan wird für die Steuerung komplexer Vorgänge vermarktet werden können.
Das Projekt "Entwicklung technischer Prozesse zur Durchführung enzymatischer Reaktionen in überkritischen Fluiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Der Enzymtechnik kommt im Bereich der Life Sciences zunehmende Bedeutung zu. Enzyme bilden zum einen die Grundlage umweltverträglicher industrieller Produkte und Prozesse und können zum anderen vielfältige chemische Reaktionen mit hoher Spezifität bewirken. Biokatalysatoren können ihre katalytische Aktivität in Abwesenheit von Wasser behalten. Feste Enzyme, die nahezu wasserfreien Lösungsmitteln ausgesetzt werden, weisen eine stark erhöhte Temperaturbeständigkeit und eine erstaunlich breite Substratspezifität auf. Überkritische Fluide (SCF) bieten sich alternativ zu organischen Lösungsmitteln als Reaktionsumgebung für enzymatische Umsetzungen an. Gegenüber wässrigen Systemen bieten überkritische Fluide wesentliche Vorteile bezüglich der Reaktionskinetik und der Abtrennung der Produkte. Insbesondere überkritisches Kohlendioxid (SC-CO2) zeichnet sich durch vorteilhafte Stoffeigenschaften aus. Seine physikalischen Eigenschaften (Lösungsvermögen, Viskosität, Grenzflächenspannung, Dichte etc.) variieren in weitem Umfang mit Druck und Temperatur. Es ist ungiftig, nicht brennbar und preiswert. Weitere Vorteile einer Anwendung von Enzymen in SCF sind die gute Löslichkeit hydrophober Reaktanden und die Produktanreicherung aus dem Reaktionsgemisch durch schrittweise Reduktion des Druckes in Verbindung mit der Kreislaufführung des Kohlendioxids. Enzymatische Reaktionen in überkritischen Fluiden sind im Labormaßstab bereits durchgeführt worden. In diesem Zusammenhang ist die enzymatische Veresterung die am häufigsten untersuchte Reaktion. Eine technische Umsetzung enzymatischer Reaktionen in überkritischen Fluiden steht derzeit noch aus. Dazu sind weitergehende Untersuchungen zu Phasengleichgewichten und zur Reaktionskinetik sowie die modellhafte Abbildung der zugrundeliegenden Verfahrensschritte nötig. Diese Arbeiten sollen im Rahmen des hier beantragten Projekts an einer Umesterung und einer enantioselektiven Herstellung eines Alkohols durchgeführt werden. Für die experimentellen Untersuchungen wurden eine Laboranlage für die Durchführung von Reaktionen bei Drücken bis zu 180 bar und eine Phasengleichgewichtsapparatur konzipiert und aufgebaut und in betrieb genommen. Erste Versuche zur Umesterung haben vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich des Umsatzes ergeben.
Das Projekt "Abluftreinigung mit fixierten Bakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA - Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik, Biotechnologie und Umweltschutz e.V. durchgeführt. In einer halbtechnischen Anlage sollen die reaktions- und verfahrenstechnischen Grundlagen des Biorieselbettreaktors untersucht werden. Es soll geprueft werden, ob man durch schadstoffspezifischen Einsatz von Bakterienstaemmen, Geruchsstoffe auf wirtschaftliche Weise aus Prozessabluft entfernen kann. Hierzu werden verschiedene Bakterien (Mono)-Kulturen auf unterschiedlichen Traegern wie A-Kohle, Glasschwamm use. fixiert. Mit diesen Biokatalysatoren werden technisch bedeutsame Schadstoffe (zB Aldehyde) umgesetzt. Untersucht werden hierbei die Anlagerungskinetik des Systems Mikroorganismen/Traeger und sein Einfluss auf den biochemischen Abbau der Schadstoffe. Weiterhin sind anwendungsbezogene Untersuchungen zum Druckverlust der Anlage, dem Arbeiten unter nichtsterilen Bedingungen und der Toleranz des Biokatalysators bzgl Schadstoffueber- und -unterangebot und des Reaktortyps vorgesehen.
Das Projekt "Entwicklung innovativer biotechnologischer Verfahren zur mikrobiellen Reduktion von Ketoverbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Biotechnologie 2 durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Am Beispiel der Reduktion prochiraler Ketone sollen Ganzzell-Verfahren entwickelt werden, um die Darstellung enantiomerreiner Alkohole bis in den technischen Maßstab zu erreichen. Dazu sollen die Eigenschaften der Mikroorganismen zur Durchführung der Hydrierreaktion durch gentechnische Methoden verbessert werden (z. B. durch Coexpression von Reduktase und einem geeigneten Coenzym-regenerierendem Enzym). Als Cosubstrate sollen verschiedene gut metabolisierbare Verbindungen wie Glucose oder Formiat vergleichend geprüft werden. Rekombinante Produktionsstämme werden im Schüttelkolbenmaßstab charakterisiert und der mikrobielle Produktionsprozess im Labormaßstab optimiert. Fazit: Durch die gemeinsame Bearbeitung des Projekts von Seiten der Organischen Chemie (Vorstufen-Synthese), der Mikrobiologie/Genetik (Stammkonstruktion) und der Verfahrenstechnik (Verfahrenstechnische und Makrokinetische Bearbeitung) konnte beispielhaft gezeigt werden, dass es möglich ist, mit einem umwelt- und ressourcenschonenden biologischen Verfahren eine stereo- und regioselektive Reduktionsreaktion (Synthese von 3,5-Dihydroxyhexansäurederivaten) in den technischen Maßstab zu überführen und dabei auf üblicherweise eingesetzte schwermetallhaltige Katalysatoren zu verzichten.
Das Projekt "ICBio: Hochselektive Bioaktivierung von Plattformintermediaten: Molekulares Screening, funktionale Überexpression und umweltfreundliche elektrochemische Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Dortmund, Fachbereich Bio- und Chemieingenieurwesen, Lehrstuhl für Biotechnik durchgeführt. Das Projektziel umfasste die Entwicklung eines umweltfreundlichen elektroenzymatischen Verfahrens zur Herstellung verschiedener chiraler Epoxide und Ketone mit hoher Enantiomerenreinheit mittels kofaktorabhängigen Biokatalysatoren. Um dieses Ziel zu realisieren, sollten bekannte Katalysatoren möglichste einfach hergestellt werden, um als 'Shelf-Enzyme' zur Verfügung zu stehen. Außerdem sollten mit Hilfe neuer Screeningsysteme weitere Oxgenaseaktivitäten aus Umweltproben isoliert werden. Durch die Kombination von in silico und in vitro Methoden sollten die Katalysatoren in Ihrer Aktivität und Spezifität verbessert werden, um für die Anwendung interessant zu sein. Modul 1 Biooxidationen- Screeningsysteme zum Auffinden neuer Monooxygenasen für Hydroxylierungs- und Epoxydierungsreaktionen wurden erfolgreich entwickelt, validiert und zur BRAIN AG transferiert. Für die benannten Substrate und Substratklassen wurden Durchmusterungssysteme zunächst im 96-Well-Mikrotiterplatten entwickelt und publiziert (siehe Zwischenbericht). Aus der Stammsammlung der BRAIN AG und unterschiedlichster Umweltproben konnten so etwa 100 Stämme isoliert werden, die auf interessanten Kohlenwasserstoff-Verbindungen wachsen. Zur Identifikation und Isolierung der Volllängen-Gene neuer Monooxygenasen und der heterologen Darstellung der Enzyme wurde eine Genbank vom Isolat HD1106 erstellt. Für das Durchmustern der Metagenombank ist ein Assay in der Entwicklung, welcher auf Doppelemulsionen basiert, die in einem FACS sortiert werden. Diese Arbeiten werden Mitte Mai abgeschlossen sein. Außerdem wurde ein Nachweissystem für Aromatenhydroxylierungen auf der Basis von 4-Aminoantipyrin auf unsere Anwendung adaptiert. Beim Durchmustern von Sättigungsmutantenbibliotheken der Monooxygenase P450 BM3 wurden Varianten mit 8-fach erhöhter Aktivität für Phenoxytoluol aufgefunden. Das Epoxidnachweissystem wurde für die Styrolmonooxygenase StyAB optimiert und in einer ersten Runde der Gelenkten Evolution wurden drei Klone isoliert, die nach wiederholtem Durchmustern im Rohextrakt eine ca. zweifach erhöhte Aktivität zeigten. Der elektroenzymatische Prozess mit der Styrolmonooxygenase als Modellenzym wurde detailliert evaluiert und die grundlegenden Limitationen des Systems identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass die Regeneration des Kofaktors FAD zum FADH2 hochspezifisch abläuft. Die Hauptproblematik in diesem System besteht im sogenannten 'Sauerstoffdilemma'. Da bedingt durch die Reaktion es nicht in Frage kam, unter anaeroben Bedingungen zu arbeiten, wurde als Alternative ein artifizielles sauerstofftolerantes Deazaflavin synthetisiert und unter unseren Prozessbedingungen getestet. Leider konnte keine nennenswerte Aktivität mit diesen Kofaktor erzielt werden, weshalb nun hauptsächlich an prozesstechnischen Lösungen gearbeitet wird. usw.
Das Projekt "Nutzung des umweltentlastenden und ressourcenschonenden Potenzials der Biokatalyse durch Einrichtung einer internationalen Sammlung von Biokatalysatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TuTech Innovation GmbH durchgeführt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 14 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 14 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 14 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 9 |
| Webseite | 5 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 9 |
| Lebewesen & Lebensräume | 8 |
| Luft | 5 |
| Mensch & Umwelt | 14 |
| Wasser | 4 |
| Weitere | 14 |