Mikrodosiertechnik zur parallelen Optimierung der umweltfreundlichen biotechnischen Herstellung von Bernsteinsäure

AZ 13180

Projektleitung, - bearbeitung:

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Prof. Dr. D. Weuster-Botz Technische Universität München
Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik, 85748 Garching
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Partner:

DASGIP - Drescher Arnold & Schneider AG für Informations- und Prozesstechnologie, 52428 Jülich
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OrganoBalance GmbH, 13355 Berlin
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Projekt:

Bernsteinsäure wird heute ausschließlich chemisch durch katalytische Hydrierung von Maleinsäureanhydrid zu Bernsteinsäureanhydrid und nachfolgender Wasseranlagerung, bzw. durch direkte katalytische Hydrierung von Maleinsäure hergestellt. Mehr als 15000 t Bernsteinsäure werden jährlich in der organischen Synthese und zur Herstellung von Polyesterharzen, Farbstoffen und Pharmazeutika verwendet. Zur katalytischen Hydrierung von Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid sind Schwermetallkatalysatoren in organischen Lösungsmitteln bei hohen Temperaturen und hohen Drücken (bis 2,5 MPa) erforderlich.

Zielsetzung dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens ist zum einen die Entwicklung von Saccharomyces cerevisiae Bernsteinsäureproduzenten über gezieltes metabolisches Design des Zentralstoffwechsels. Zum anderen ist die Entwicklung eines Mikrodosierkopfes für bis zu 48 parallele Bioreaktoren im Millilitermaßstab zur individuellen quasi-kontinuierlichen Dosierung von Substraten und Titrationsmittel im Nanoliter- bis Mikrolitermaßstab geplant, um zusammen mit einem Bioreaktorblock die parallele Optimierung der Reaktionsbedingungen zur Bernsteinsäureherstellung unter technischen Prozessbedingungen zu ermöglichen.

Mit diesem Forschungsvorhaben soll ein Beitrag für die nachhaltige Bereitstellung des chemischen Zwischenprodukts Bernsteinsäure geleistet werden. Die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen zur Herstellung von Bernsteinsäure trägt zur Schonung endlicher fossiler Ressourcen bei. Eine wesentliche Umweltentlastung ist bei Ersatz der petrochemischen Synthese durch ein biologisches Verfahren aufgrund der Verwendung leicht abbaubarer nachwachsender Rohstoffe, hochaktiver und hochselektiver, sowie biologisch abbaubarer Biokatalysatoren, Verzicht auf organische Lösungsmittel und milden Reaktionsbedingungen mit geringem Energiebedarf zu erwarten.

Kosten:

Gesamtkosten: 993.200 €, Fördermittel: 437.700 € (44 %)



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