In ALK2BIO soll eine neuartige Technologie entwickelt werden, um alternative Biokraftstoffe aus pflanzlicher Biomasse zu produzieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Biokraftstoffen haben kurz- und mittelkettige Fettalkohole und Kohlenwasserstoffe Eigenschaften, die denen der aus Erdöl hergestellten Kraftstoffe weitgehend entsprechen. Ausgehend von kürzlich an der Goethe-Universität Frankfurt entwickelten Hefen, die aus Kohlenhydraten spezifisch und selektiv kurzkettige Fettsäuren synthetisieren, sollen die Hefen dahingehend weiterentwickelt werden, vor allem Alkane und Alkene mit 5-11 Kohlenstoffatomen beziehungsweise 1-Octanol zu produzieren. Diese könnten direkt als Ersatz oder Zusatz für Benzin-, Kerosin- bzw. Dieselkraftstoffe als sogenannte Drop-in-Kraftstoffe verwendet werden. Hierbei kommen Hefen zum Einsatz, die neben Glucose auch die in lignozellulosischen Hydrolysaten vorhandenen Pentosen vergären können. Die Herstellung von Kohlenwasserstoffen (Alkanen und Alkenen) und Fettalkoholen aus Fettsäuren bzw. deren CoA oder ACP-Estern kann durch eine Vielzahl von biochemischen Reaktionen geschehen. In Arbeitspaket 1 (AP1) sollen zunächst neue Isoenzyme kloniert, gereinigt und in vitro mit kurzkettigen Fettsäuren als Substraten getestet werden. Vielversprechende Kandidaten sollen dann in vivo in Hefen, die kurzkettige Fettsäuren produzieren, exprimiert und die Produktbildung in Fermentationen untersucht werden. In AP2 soll der Hefemetabolismus dahingehend verbessert werden, dass für die Fettsäuresynthase mehr Substrate zur Verfügung stehen. In AP3 sollen die in AP1 und 2 entwickelten Technologien in Pentose-vergärende Hefen integriert werden. In AP4 sollen oleogene Yarrowia lipolytica-Stämme generiert werden, die kurzkettige Fettsäuren und daraus Kohlenwasserstoffe und Alkohole produzieren.
Fettalkohole sind bedeutende Grundchemikalien der Fettchemie. Auch Lebewesen bilden Fettalkohole durch Reduktion der Fettsaeure-CoA-Ester. Aus Kostengruenden ist eine Bioreduktion von Fettsaeuren zu Fettalkoholen durch Fermentation wenig aussichtsreich. Chancen koennte dagegen die Biotransformation im Bioreaktor besitzen. Wegen der mehrstufigen Reaktionsfolge (ATP-abhaengige Bildung des CoA-Esters, 2stufige pyridinnukleotid-abhaengige Reduktion des CoA-Esters ueber den Aldehyd zum Alkohol) bietet nur der Einsatz immobilisierter Zellen Aussichten auf Erfolg. Das Projekt ist risikoreich. In einem 2jaehrigen Vorprojekt soll versucht werden, a) in verschiedenen Organismen geeignete Acyl-CoA-Reduktasen nachzuweisen b) ein Clonierungssystem fuer fett-transformierende Hefen zu entwicklen c) die bestgeeignete Acyl-CoA-Reduktase eines Spender-Organismus in fett-transformierenden Hefen zu clonieren.
Das Projekt will durch die Zusammenarbeit von Pflanzenzucht und Oleochemie ein hochoelsaeurehaltiges Sonnenblumenoel entwickeln, das moeglichst breit in der Industrie eingesetzt werden kann. Waehrend in der Pflanzenzucht eine Optimierung der Fettsaeurezusammensetzung, eine Erhoehung des alpha-Tocopherol-Gehaltes und eine Anpassung an deutsche Klimaverhaeltnisse bearbeitet wird, eruiert die Forschung Oleochemie moegliche Einsatzfelder des Oels und seiner Derivate. Basisdaten fuer die technische Einsetzbarkeit von Fettsaeuren, Fettalkoholen, Monoglyceriden, Polyolestern und Epoxyfettstoffen sollen erarbeitet werden und Vorteile gegenueber anderen, z.B. auf petrochemischen Rohstoffen basierende Produkte, sollen aufgezeigt werden. Diese Vorteile sollen dann in den verschiedenen Marktsegmenten fuer Kosmetikrohstoffe, Schmierstoffgrundoele, Kunststoffadditive, Polyurethanrohstoffe, Emulgatoren und Tenside zu Produktentwicklungsansaetzen fuehren. Zudem wird die schonende Isolierung des fuer pharmazeutische Anwendungen wertvollen Vitamin E untersucht. Letztendliches Ziel des Projektes ist das Erreichen einer moeglichst hohen Wertschoepfung fuer das landwirtschaftliche Produkt Sonnenblumenoel.