Das Vorhaben ist ein Teil des ERA CoBioTech-Verbundvorhabens Bioprozesse für eine optimierte Produktion von Butylestern aus nachwachsenden Rohstoffen (BESTER)'. Das BESTER-Verbundvorhaben hat zum Ziel, Bioprozesse zu etablieren, in denen rekombinante clostridielle Bakterienstämme eingesetzt werden, um Butylacetat (BuA), Butylbutyrat (BuB) und Butylpropionat (BuP) aus nachwachsenden Rohstoffen zu produzieren. Die Produktion dieser Ester wird durch eine Kopplung mit der Aceton-Butanol-Ethanol (ABE)-Fermentation ermöglicht. Butylester werden vielfach bei der Herstellung von Grundchemikalien oder zur Produktion von hochwertigen Inhaltsstoffen in Duftstoffen, Aromen, Kosmetika, Spezialpolymeren und Beschichtungen eingesetzt. Dieses Teilvorhaben verfolgt systembiologische Ansätze zur gezielten Entwicklung von rekombinanten Clostridium saccharoperbutylacetonicum-Stämmen, welche in der Lage sind, hinreichende Mengen an Buttersäure, Essigsäure und Propionsäure aus lignocellulosehaltigen Biomassen fermentativ herzustellen. Weiterhin werden Prinzipien aus der synthetischen Biologie angewandt, um wichtige metabolische Engpässe in den Stoffwechselwegen zur Produktion dieser organischen Säuren zu minimieren.
Das Ziel des Promotionsvorhabens ist die rationale Entwicklung einer nachhaltigen, abfallminimierten und umweltfreundlichen Methode zur Synthese der C4-Grundchemikalien Bernsteinsäure und Butan-1,4-diol ausgehend aus Acetylendicarbonsäure. Als Grundlage für die Entwicklungsarbeiten soll ein in meiner Diplomarbeit entwickeltes Katalysatorsystem für die doppelte Carboxylierung von Acetylen zur Acetylendicarbonsäure dienen. Anschließend soll ein weiteres Katalysatorsystem entwickelt werden, das die Dreifachbindung zum thermisch stabilen Dicarboxylat reduziert und die Bernsteinsäure beim Erhitzen freisetzt. Alternativ dazu soll untersucht werden, ob die komplette Reduktion der Acetylendicarbonsäure bis hin zur Grundchemikalie Butan-1,4-diol in Gegenwart einer milden Base möglich ist. Die Aminbase soll mit Hilfe einer Destillation vom Produkt abgetrennt und in den Prozess zurückgeführt werden, so dass die Gesamtreaktion als einziges Nebenprodukt Wasser freisetzen würde.