Das Gesamtziel dieses Projektes ist es zu untersuchen, ob nachwachsende Rohstoffe als Ausgangsbasis für wettbewerbsfähige biokatalytisch hergestellte Polyacrylnitril (PAN)-Fasern /-Precursoren dienen können und 'grüne Alternativen' zu Erdöl basierten Produktionsrouten zu identifizieren.
Dafür soll Acrylnitril (ACN) über mehrere Stufen aus Biomasse hergestellt werden. Ausgangsstoff ist Bioethanol aus Biomasse. Dieses wird über etablierte Verfahren zu 'Bioethen' umgesetzt. Das Ethen wird im folgenden Schritt über einen katalytischen Prozess zu Oxiran epoxidiert. Das Oxiran wird dann enzymatisch zu Cyanoethanol und anschließend zum Acrylnitril umgewandelt. Diese Route würde somit die Herstellung von biobasiertem Acrylnitril ermöglichen.
Die Enzymicals AG wird dabei die biokatalytische Synthese von biobasierten Acrylnitril etablieren, maßstabsvergrößern und über die Erstellung von 1-kg Ansätzen demonstrieren und charakterisieren (Teilvorhaben: Etablierung der Syntheseroute). Die Dralon GmbH wird die Polymerisierung des biokatalytisch hergestellten Acrylnitrils untersuchen. Dieses Polyacrylnitril wird dann zu Fasern versponnen, um so dessen Eignung zur Herstellung biobasierten PAN-Fasern bewerten. (Teilvorhaben: Polymerisierung).
Dieses Projekt wird bis März 2019 durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe gefördert, FKZ 22020315 und 22013616.
Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung eines chemisch-biotechnischen Verfahrens zur Herstellung von Phenol aus Biogas. In einem ersten Schritt sollen aus Biogas chemokatalytisch Benzol und die Nebenprodukte Ethen und Naphthalin hergestellt werden. In einem zweiten biotechnologischen Schritt sollen Benzol in Phenol sowie die Nebenprodukte in die Wertstoffe Ethylenoxid und Naphthol umgesetzt werden. Die Ziele des Teilprojekts der Antragstellerin sind die Kultivierung von Produktionsstämmen und Bereitstellung von optimierten und immobilisierten Enzymen zum Umsatz der chemokatalytischen Zwischenprodukte. LIKAT (P2) optimiert drei Klassen von Katalysatoren auf maximale Selektivität für Benzol bei höchstmöglichem Umsatz von Biogas bzw. Methan. Die MLU (P3) stellt eine lösliche Methanmonooxygenase zur Verfügung und screent nach weiteren Benzol und Naphthalin oxidierenden Enzymen, welche rekombinant gewonnen werden sollen. Das IGB (P1) ist zuständig für das Screening nach weiteren Ethen oxidierenden Enzymen, die Untersuchung und Optimierung der Ganzzellkatalyse durch methanotrophe Mikroorganismen, sowie Aufbau und Betrieb einer Versuchsanlage zur Herstellung aller Endprodukte. Abschließend sollen die in den Teilprojekten erreichten Ergebnisse in der Versuchsanlage durch Kopplung der Chemo- und Biokatalyse vereinigt werden. Die Arbeitsplanung der Antragstellerin umfasst im Einzelnen: - Produktion der methanotrophen Mikroorganismen im 100-L Maßstab und Scale up der Aufarbeitung der sMMO - Charakterisierung der sMMO-Katalyse gegenüber Ethylen, Naphthalin und Benzol - Mikroeinkapselung der sMMO und/oder der Cofaktor-regenerierenden Enzyme - Screening nach alternativen Enzymen und rekombinante Produktion mindestens eines alternativen Enzyms (Produktion und Aufarbeitung) - Charakterisierung und Immobilisierung des alternativen Enzyms - Bereitstellung der Enzyme für Labortests im Enzymreaktor - Optimierung der Biokatalysatoren durch zufälliges und/oder rationales Design.
Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung eines chemisch-biotechnischen Verfahrens zur Herstellung von Phenol aus Biogas. In einem ersten Schritt sollen aus Biogas chemokatalytisch Benzol und die Nebenprodukte Ethen und Naphthalin hergestellt werden. In einem zweiten biotechnologischen Schritt sollen Benzol in Phenol sowie die Nebenprodukte in die Wertstoffe Ethylenoxid und Naphthol umgesetzt werden. Die Ziele des Teilprojekts sind: i) Aufbau einer Testanlage, ii) Einsatzfähige Single-Site Katalysatoren sowie iii) Produktion von Phenol, Naphthol und Ethylenoxid aus Biogas durch Kopplung von Chemo- und Biokatalyse. Für letzteres Ziel optimiert LIKAT drei Klassen von Katalysatoren auf maximale Selektivität für Benzol bei höchstmöglichem Umsatz von Biogas bzw. Methan. MLU stellt eine lösliche Methanmonooxygenase zur Verfügung und screent nach weiteren Benzol und Naphthalin oxidierenden Enzymen, welche rekombinant gewonnen werden sollen. IGB ist zuständig für das Screening nach weiteren Ethen oxidierenden Enzymen, die Untersuchung und Optimierung der Ganzzellkatalyse durch methanotrophe Mikroorganismen, sowie Aufbau und Betrieb einer Versuchsanlage zur Herstellung aller Endprodukte. Danach sollen die in den Teilprojekten erreichten Ergebnisse in der Versuchsanlage durch Kopplung der Chemo- und Biokatalyse vereinigt werden. Die Arbeitsplanung von LIKAT umfasst im Einzelnen folgende Arbeitspakete: 1) Aufbau des Teststandes für die Methanaromatisierung; 2) Synthese geeigneter Single-Site-Katalysatoren, wie Fe, Mo und vergleichbare, auf Trägermaterialien, wie SiO2, SiC, Kohlenstoffallotrope, Zeolithe; 3) Katalysatorcharakterisierung (XRD, BET, TG/DSC, XPS, UV-vis, IR/Raman, Chemisorption, TEM, XANES/EXAFS); 4) Katalysatortests im breiten Parameterraum 5) Optimierung von Katalysatorsynthese und Austestung sowie 6) Chemo- und Biokatalytische Kopplung.