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Found 18 results.

Teil ICT

Das Projekt "Teil ICT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Pflanzliche Biomasse ist ein geeigneter Rohstoff zur nachhaltigen Gewinnung von Wertstoffen und Energie, wenn bei der Produktion, dem Aufschluss und der Konversion zu Energieträgern die Anforderungen des Marktes und des Klima- und Umweltschutzes berücksichtigt werden. Durch die biotechnologische Bearbeitung geeigneter Pflanzen und die Auswahl der Anbauflächen muss ein hoher Nettoenergieertrag pro Flächeneinheit erzielt und eine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion vermieden werden. In diesem Projekt sollen neue Modell- und Energiepflanzen entwickelt werden, die einer effizienten Konversion der Biomasse zu Wertstoffen und Energie zugänglich sind. Bisher war der kostengünstige Aufschluss von Biomasse und die Verwertung der in Pflanzen enthaltenen Wertstoffe (z.B. Malat, Cellulose, Lignin) ein Problem, da die für einen Aufschluss benötigten Cellulasen teuer und unter den verwendeten Bedingungen nicht sehr stabil sind. Eine neue effiziente Methode ist der fraktionierte Aufschluss der Biomasse unter Verwendung von ionischen Flüssigkeiten (ILS) bei gleichzeitiger enzymatischer Verzuckerung der Cellulose. Die dabei gebildete Glucose kann zu Biogas oder Bioethanol umgesetzt werden. Der ligninhaltige Reststoff soll durch einen chemo-enzymatischen Abbau zu Phenolderivaten umgewandelt oder zu Methan oder Synthesegas vergast werden. In diesem Projekt sollen entsprechende stabile Enzyme für einen effektiven ILs-Aufschluss von Energiepflanzen wie Luzerne, Schilf und Zuckerrüben entwickelt werden. Geeignete Cellulasen und Peroxidasen werden gesucht, durch 'gelenkte Evolution' optimiert, und für den effektiven Abbau von Cellulose vor der Ernte gezielt in den Energiepflanzen produziert. Analog wird auch die gentechnische Produktion von Malat und D-Lactat als zusätzlichem Wertstoff und als Hilfsstoff für den chemo-enzymatischen Aufschluss zunächst an Modellpflanzen getestet und nach dem Nachweis der Machbarkeit auf industrierelevante Energiepflanzen übertragen.

BioEnergie 2021 - Optimierung von Energiepflanzen zur vollständigen Nutzung der Biomasse als nachhaltige Energie- und Rohstoffquelle für ILs Extraktion

Das Projekt "BioEnergie 2021 - Optimierung von Energiepflanzen zur vollständigen Nutzung der Biomasse als nachhaltige Energie- und Rohstoffquelle für ILs Extraktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Fachgruppe Biologie, Institut für Biologie III durchgeführt. Pflanzliche Biomasse ist ein nachwachsender Rohstoff zur nachhaltigen Gewinnung von Wertstoffen und Energie. Im beantragten Projekt sollen dementsprechend innovative chemo-enzymatische Aufschlussmethoden für Energiepflanzen entwickelt werden, die einen vollständigen Aufschluss und somit eine effiziente Konversion der Biomasse zu Wertstoffen und zu Energie ermöglichen. Bisher war der kostengünstige Aufschluss von Biomasse und die Verwertung der in Pflanzen enthaltenen Wertstoffe (z.B. Malat, Cellulose, Lignin) ein Problem, da die für einen Aufschluss benötigten Cellulasen teuer und unter den verwendeten Aufschlußbedingungen nicht ausreichend stabil sind. Eine neue effiziente Methode ist der fraktionierte Aufschluss der Biomasse unter Verwendung von ionischen Flüssigkeiten (ILS) bei gleichzeitiger enzymatischer Verzuckerung der Cellulose. Die dabei gebildete Glukose kann zu Biogas oder Bioethanol umgesetzt werden. Der ligninhaltige Reststoff soll durch einen chemo-enzymatischen Abbau zu Phenolderivaten umgewandelt bzw. zu Methan oder Synthesegas vergast werden. Geeignete Cellulasen wurden aus Metagenomen isoliert und werden mittels Gelenkter Evolution in ILS optimiert; geeignete Peroxidasen werden in Metagenomen gesucht und optimiert. In diesem Projekt sollen stabile Enzyme für einen effektiven ILs-Aufschluss von Energiepflanzen wie Luzerne, Schilf und Zuckerrüben entwickelt werden mit breiten Anwendungsmöglichkeiten, die in den LOEs der beteiligten Unternehmen (EOn; Biomasse) und (Smurfit Kappa; Papierherstellung). Diese potentiellen Anwendungsfelder könnten deutschen Wirtschaftsunternehmen ermöglichen, Energie aus heimischer Biomasse substanziell und international wettbewerbsfähig zu nutzen.

Untersuchungen zur Biochemie des hydrolytischen Abbaus von Cellulose

Das Projekt "Untersuchungen zur Biochemie des hydrolytischen Abbaus von Cellulose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Institut für Biotechnologie durchgeführt. Das Vorhaben besteht in der Isolierung, Identifizierung und Charakterisierung von einzelnen Enzymkomponenten des Cellulasekomplexes von Penicillium verruculosum zur Klaerung seiner besseren Abbauleistung im Vergleich zur bekannten Cellulasemischung aus Trichoderma reesei und Aspergillus niger.

Verwertung von Schlempe aus der (Power)-Alkoholherstellung zur Gewinnung von Wertstoffen am Beispiel der Produktion von Hydrolasen für die Modifikation von Lignocellulose

Das Projekt "Verwertung von Schlempe aus der (Power)-Alkoholherstellung zur Gewinnung von Wertstoffen am Beispiel der Produktion von Hydrolasen für die Modifikation von Lignocellulose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Sächsisches Institut für Angewandte Biotechnologie e.V. durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Optimierung und Maßstabsvergrößerung eines Verfahrens zur Gewinnung von Xylanase-/Cellulase-Enzymkomplexen auf Basis von Dünnschlempe. Es gilt zu klären, inwieweit die auf Basis von Dünnschlempe produzierten Enzymkomplexe für die Modifikation von Lignocellulose zur Herstellung von Werkstoffen geeignet sind und inwieweit die Umsetzung eines solchen Verfahrens im technischen Maßstab wirtschaftlich realisierbar ist. Die Arbeiten betreffen Untersuchungen zur Gewinnung und Optimierung der Enzymsysteme mit einer regulationsveränderten Trichoderma-Mutante, Upscalingversuche zur Enzymherstellung im 400-L-Maßstab, die Optimierung der Faserstoffinkubation und Werkstoffherstellung, Durchführung von Pilotversuchen zur Herstellung von Werkstoffen (in Zusammenarbeit mit verschiedenen KMU) sowie die Wirtschaftlichkeitsanalyse und Erarbeitung einer Prozesskonzeption. Die Verwertung der Projektergebnisse betrifft die Vermarktung des Verfahrens zur Enzymgewinnung auf Basis von Dünnschlempe und die Weiterentwicklung und Upscaling der Herstellung bindemittelfreier Faserwerkstoffe aus Holzfaserstoff und Stroh durch enzymatische Fasermodifikation.

Erfassung des hydrolytischen Potentials von Biogasanlagen

Das Projekt "Erfassung des hydrolytischen Potentials von Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie, Abteilung Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. In Biogasanlagen laufen mit Hinblick auf die primäre Zersetzung der hochpolymeren Biomasse (Cellulose, Hemicelllulose, Fette, Lignin, Stärke und ggf. anderer Polymere) sehr komplexe Prozesse ab, an denen primär pilzliche und bakterielle Hydrolasen beteiligt sind. Um diese Prozesse zu optimieren und dabei mögliche Engpässe zu erkennen, ist eine umfassende Charakterisierung des hydrolytischen Potentials aller Mikroorganismen (kultivierbar und nicht-kultivierbar) in ausgewählten Biogasanlagen notwendig. Für die geplanten Arbeiten werden Proben unterschiedlicher Standorte analysiert. Prinzipiell werden alle Proben genutzt, um in vitro Aktivitätsmessung für hydrolytische Aktivitäten durchzuführen. Entsprechend werden die in der Biogasanlage vorhandenen Mikroorganismen quantitativ von den zugegebenen Pflanzenmaterialien isoliert. Die gewonnenen Zellen werden einerseits aufgeschlossen um direkt Enzymaktivitäten zu messen und andererseits werden die Zellen als intakte Zellen genutzt, um im Rahmen von Biotransformation die Aktivitäten auf Polymeren Substraten zu messen Standardtest, die dabei zur Anwendung kommen, werden folgende Enzymreaktionen erfassen und quantifizieren: Cellulasen (Endo-, Exo-Cellulasen, auf löslicher Cellulose und kristalliner), Cellobiosidasen, Lipasen, Esterasen.

Nachweis der Expression von cellulolytischen Enzymen des Rapsschädlings Leptosphaeria maculans in planta

Das Projekt "Nachweis der Expression von cellulolytischen Enzymen des Rapsschädlings Leptosphaeria maculans in planta" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. In der Interaktion zwischen dem phytopathogenen Pilz Leptosphaeria maculans und seiner Wirtspflanze Raps spielen Cellulose-abbauende Enzyme eine entscheidende Rolle. Mit Hilfe dieser Enzyme ist der Pilz in der Lage, den Sproß der Pflanze bis zur Wurzelhalsregion so zu degradieren, dass die Pflanze umfällt. Die Krankheit wird deshalb auch Umfallkrankheit genannt. die Knickstelle befindet sich meist im Wurzelhalsbereich. Cellulose-abbauende Enzyme des Pilzes sind neben den Pektinasen demzufolge die Ursache dieses Symptoms, das der Umfallkrankheit ihren Namen gab. Über die Regulation und die Wirkungsweise des cellulolytischen Enzymkomplexes in der Pflanze ist bisher wenig bekannt. Mit Hilfe von Reportergenfusionen, die durch Transformation in dem Rapsschädling Leptosphaeria maculans exprimiert und dann in situ untersucht werden sollen, wollen wir die Expression dieser Gene in planta messen und ihre Genprodukte im Pflanzengewebe lokalisieren. Durch die Verwendung multipler Reportersysteme soll das Expressionsverhalten gleichzeitig und aufeinander bezogen dargestellt werden. Dieser Ansatz läßt neue Aspekte in der Wirkungsweise synergistisch wirkender Enzymkomplexe erhoffen

BioEnergie 2021 - Optimierung von Energiepflanzen zur vollständigen Nutzung der Biomasse als nachhaltige Energie- und Rohstoffquelle für ILs Extraktion

Das Projekt "BioEnergie 2021 - Optimierung von Energiepflanzen zur vollständigen Nutzung der Biomasse als nachhaltige Energie- und Rohstoffquelle für ILs Extraktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie, Abteilung Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Pflanzliche Biomasse ist ein geeigneter Rohstoff zur nachhaltigen Gewinnung von Wertstoffen und Energie, wenn bei der Produktion, dem Aufschluss und der Konversion zu Energieträgern die Anforderungen des Marktes und des Klima- und Umweltschutzes berücksichtigt werden. Durch die biotechnologische Bearbeitung geeigneter Pflanzen und die Auswahl der Anbauflächen muss ein hoher Nettoenergieertrag pro Flächeneinheit erzielt und eine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion vermieden werden. In diesem Projekt sollen neue Modell- und Energiepflanzen entwickelt werden, die einer effizienten Konversion der Biomasse zu Wertstoffen und Energie zugänglich sind. Bisher war der kostengünstige Aufschluss von Biomasse und die Verwertung der in Pflanzen enthaltenen Wertstoffe (z.B. Malat, Cellulose, Lignin) ein Problem, da die für einen Aufschluss benötigten Cellulasen teuer und unter den verwendeten Bedingungen nicht sehr stabil sind. Eine neue effiziente Methode ist der fraktionierte Aufschluss der Biomasse unter Verwendung von ionischen Flüssigkeiten (ILS) bei gleichzeitiger enzymatischer Verzuckerung der Cellulose. Geeignete Cellulasen und Peroxidasen werden gesucht, durch 'gelenkte Evolution' optimiert, und für den effektiven Abbau von Cellulose vor der Ernte gezielt in den Energiepflanzen produziert. Analog wird auch die gentechnische Produktion von Malat und D-Lactat als zusätzlichem Wertstoff und als Hilfsstoff für den chemo-enzymatischen Aufschluss zunächst an Modellpflanzen getestet und nach dem Nachweis der Machbarkeit auf industrierelevante Energiepflanzen übertragen. Cellulasen und Peroxidasen für die industrielle Verwertung von Lignocellulose sind von großem Interesse beim Aufschluss verschiedener Biomaterialen und eine Verwertung ist daher wahrscheinlich (siehe LoI der Fa. Merck).

GO-Bio: Synthetische Multi-Enzymkomplexe zum wirtschaftlichen Abbau von Biomasse zu Zucker

Das Projekt "GO-Bio: Synthetische Multi-Enzymkomplexe zum wirtschaftlichen Abbau von Biomasse zu Zucker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von synthetischen Multi-Enzymkomplexen (Cellulasen) zur Biomasseverwertung und die Entwicklung eines für ein Industriesubstrat optimierten Prototyps. Dazu werden rekombinante Proteinkomponenten hergestellt und zum Komplex zusammengesetzt. Diese Enzymkomplexe arbeiten deutlich effizienter als die heute verwendeten Mischungen aus frei schwimmenden Einzelenzymen. Im Rahmen der Machbarkeitsphase wird die industrielle Produktion des Komplexes vorbereitet und der Prototyp abschließend definiert. Die angedachten Möglichkeiten für die Produktion der benötigten Einzelproteine, die Kombination und Stabilität der Komponenten und deren Zusammensetzung im Komplex werden ausgearbeitet. Die Wahl des Expressionssystems und Fragestellungen des Produktionsvorgehens werden zusammen mi spezialisierten Partnern geklärt. Dabei wird im Rahmen eine Prototyps auch das erste Industriesubstrat festgelegt und die Anwendung des Komplexes darauf optimiert.

Teilprojekt 3: Optimierung eines neuartigen Cellulasesystems durch Rekonstruktion der Cellulosomen von Clostridium thermocellum mittles Nanotechnologie

Das Projekt "Teilprojekt 3: Optimierung eines neuartigen Cellulasesystems durch Rekonstruktion der Cellulosomen von Clostridium thermocellum mittles Nanotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Die 'löslichen'Enzyme der Pilzcellulasen arbeiten nicht optimal, da für eine ausreichende Kooperativität der Enzyme eine hohe Proteinkonzentration erforderlich ist. Die kristalline Cellulose als Substrat benötigt eine neue enzymatische Hydrolyse-Strategie, um die bei technischen Prozessen geforderten Reaktionsgeschwindigkeiten und Effizienzen zu erreichen. Der sehr viel effektivere Enzymkomplex von Clostridium thermocellum, das sog. Cellulosom, das diese Kooperativität durch eine Komplexbildung der Enzyme erreicht, soll in synthetischen Enzymkomplexen auf der Oberfläche von Nanopartikeln nachgeahmt werden. Die im Bakterium verwendeten etwa 9 (von 72 möglichen) Cellulasen des Cellulosoms werden kloniert und mit geeigneten Linkerpeptiden verschiedener Länge und Flexibilität versehen. Die Verankerung auf der Oberfläche von Nanopartikeln, das Material und die Größe der Partikel, die am besten geeignete Stoichiometrie der Komponenten und die Applikation auf Pflanzenfaser-Fraktionen sind auszutesten und zu optimieren. Ziel der Hydrolyse soll schwerpunktmäßig die Cellulosefraktion aus der Laubholz-Fraktionierung der Projektpartner sein. Die Kinetik der Cellulose-Hydrolyse als Bildung von Oligodextrinen und Glucose, sowie die Abnahme der Kristallinität und des Polymerisationsgrades sind zu messen. Ziel ist eine Beschleunigung der Reaktionskinetik an kristalliner Cellulose, sowie die Optimierung der Aufschlusseffizienz.

Biotechnologische und verfahrenstechnische Modifikation von ein- und mehrjaehrigen Lignocellulosen fuer die Herstellung biologisch abbaubarer Werkstoffe

Das Projekt "Biotechnologische und verfahrenstechnische Modifikation von ein- und mehrjaehrigen Lignocellulosen fuer die Herstellung biologisch abbaubarer Werkstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Sächsisches Institut für Angewandte Biotechnologie e.V. durchgeführt. Wissenschaftliche Zielstellung: Gewinnung verallgemeinerungsfaehiger Erkenntnisse hinsichtlich - Wirkung von Pilzen (Braunfaeulepilze, Weissfaeulepilze) bei der Modifikation ('Aktivierung') mechanisch/thermisch aufgeschlossener Lignocellulosen mittels Feststofffermentation, - Wirkungsmechanismus der Enzyme (insbesondere Laccase, Hemicellulasen, Cellulasen) bei der Aktivierung des Lignins, - Korrelation des Aufschlussverfahrens mit der Wirkung von Pilzen/Enzymen auf die Aktivierung des Lignins, - Einfluss des Aufschlussverfahrens auf die Eigenschaften der Lignocelluloseverbundwerkstoffe, - methodischer Fortschritt auf dem Gebiet der Feststofffermentation, insbesondere Fermentation von Pilzen auf Lignocellulosen, - Gewinnung von Erkenntnissen zum Aufschluss von Lignocellulosen mittels der Mikrowellentechnik im Vergleich zum Steam-Explosionsverfahren (einschliesslich einer Abschaetzung zur prinzipiellen Realisierbarkeit im technischen Massstab). Wirtschaftliche Zielstellung: Die gewonnenen Erkenntnisse sollen nutzbar sein fuer die - Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von bindemittelfreien Lignocelluloseverbundwerkstoffen mittlerer bzw. niedriger Dichte, - Entwicklung von bindemittelfreien Verbundwerkstoffen mit hartholz- und/oder kunststoffaehnlichen Eigenschaften durch Hochdruckverdichtung und fuer die, - Optimierung bereits bestehender Verfahren (z.B. Faserplattenherstellung).

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