Mikroorganismer hjælper produktionen

Olie er stadig den mest økonomisk attraktive ressource for brændstoffer og basiskemikalier, der kan bruges til at fremstille hverdagsprodukter såsom plastikflasker og rengøringsmidler. Nye bioteknologiske processer har til formål at forenkle brugen af ​​vedvarende biomasse som et alternativ til det fossile råmateriale og gøre det mere omkostningseffektivt. Forskere ved KIT fokuserer på plantebiomasse som træ og halm, som ikke bruges som fødevarer eller foder. Disse og andre innovationshistorier præsenteres i KITs aktuelle NEULAND magasin.

Olie er rentabelt, men brugen er skadelig for klimaet og miljøet. Udover, forsyningerne af det fossile råmateriale svinder ind. Processer, der hidtil er anvendt for at vinde basiskemikalier såsom ethanol fra vedvarende materialer, er dyre. Hvad er mere, de bruger planter som majs, sukkerroer og raps som også tjener som mad til mennesker og dyr. "For at opnå en bæredygtig og miljøvenlig energi- og råvareforsyning, vi er nødt til at udvikle innovative teknologier, der gør brugen af ​​vedvarende biomasse også attraktiv ud fra et økonomisk synspunkt. " siger professor Christoph Syldatk, Leder af Institut for Procesteknik i Biovidenskab II / Teknisk Biologi ved KIT. Hans forskergruppe undersøger, hvordan råvarer, der ikke konkurrerer med fødevarer eller foder, kan forarbejdes bioteknologisk – for eksempel halm, grønt affald og savsmuld. Disse anden generation, ikke spiselige, biobaserede råvarer består i høj grad af lignocellulose, som danner cellevægge i træagtige planter. For at kunne bruge lignocellulose, imidlertid, det skal først nedbrydes i dets komponenter (brøker). Denne proces har hidtil været tidskrævende og dyr. For at reducere produktionsomkostningerne og etablere lignocellulose som råmateriale, forskere ved KIT undersøger, blandt andet, hvordan – på basis af lignocellulosefraktioner – kan nye typer biooverfladeaktive stoffer fremstilles ved hjælp af mikrobiel eller enzymatisk syntese.

Målet er at omdanne den træagtige biomasse til basiskomponenter til fremstilling af kemikalier og materialer som f.eks. bioplast. Bakterie, gær og skimmelsvampe er blandt mikroorganismerne, hvis stofskifte bruges af forskere i laboratoriet til sådanne innovative produktsynteser og kemiske ændringer. Nogle industripartnere implementerer allerede KIT's applikationsorienterede forskning i stor skala. Produkter kan fremstilles ved hjælp af en biobaseret proces. Deres molekyler og egenskaber er identiske med petrokemiske komponenters. "Oven i købet, der er flere muligheder for at ændre den molekylære struktur, " forklarer Syldatk. F.eks. plast kan udstyres med et højere smeltepunkt eller større gaspermeabilitet, og overfladeaktive stoffer med modificerede skumegenskaber. "Vi forsøger at lege med bakterier i grundforskningen for at finde ud af, hvilke funktioner de respektive strukturer har, og om muligt at fremstille skræddersyede forbindelser, " siger bioteknologen.

Procesoptimering er også involveret i brugen af ​​mikroorganismer til videreforarbejdning af syntesegasser, som produceres ved pyrolyse fra halm eller træaffald i bioliq pilotanlægget på KIT. "En stor fordel ved at bruge syntesegas er, at det giver de samme startbetingelser, uanset hvilken type biomasse, der blev brugt som råmateriale, " siger forskeren. Røggas kan nu også omdannes ved hjælp af mikroorganismer, "fordi de tåler svovlforbindelser eller endda bruger dem til deres stofskifte. Til kemisk forarbejdning, forbrændingsgasserne skal først renses for disse giftige forbindelser, " forklarer Syldatk. I sit forskningsprogram for bioøkonomi, delstaten Baden-Württemberg støtter den KIT-drevne udvikling af innovative metoder til mikrobiel brug af lignocellulose.