SynHydro3 – Syntheseplattform unter Verwendung von Wasserstoff, Hydrogenasen und Hydrogelen

In SynHydro3 wird eine kompatible Plattformtechnologie für eine wasserstoffgetriebene Biokatalyse entwickelt, die einfach in die bestehende Bioreaktorstruktur integriert werden kann.

Schema eines modularen, skalierbaren und recycelbaren Biohybridkatalysators als Plattformtechnologie.
Modularer, skalierbarer und recycelbarer Biohybridkatalysator als Plattformtechnologie. Sie ermöglicht die Dekarbonisierung biokatalytischer Prozesse, indem klassische kohlenstoffreiche Elektronendonoren durch Wasserstoff ersetzt werden.

Herausforderung

Eine wasserstoffgetriebene Biokatalyse in Form einer modularen und skalierbaren Plattformtechnologie ist bisher noch nicht implementiert, da hochaktive, robuste und skalierbare wasserstoffoxidierende Biokatalysatoren fehlen, die unter industriell prozessrelevanten Bedingungen funktional sind. Speziell ausgewählte Hydrogenasen sind vielversprechende Kandidaten, um Wasserstoff als Elektronendonor für die Synthese zu nutzen, aber aufgrund ihrer hohen Sauerstoffempfindlichkeit sind sie zu instabil.

Ziele und Vorhaben

In SynHydro3  werden neuartige biohybride katalytische Mikrodisks aus einem Redox-Hydrogel zur stabilen und funktionalen Integration dieser speziellen Hydrogenasen zum Schutz vor oxidativer Schädigung entwickelt und für wasserstoffgetriebene Enzymkaskaden zugänglich gemacht. Das Design des Hybridsystems soll die Handhabung, Lagerung und Nutzung dieser Hydrogenasen unter Luft und für katalytische Prozesse mit Sauerstoff als Co-Substrat ermöglichen. Wir streben eine skalierbare Produktion von Redox-Hydrogel-Mikrodisks an, die alle für die Cofaktor-Regenerierung erforderlichen Enzyme enthalten, um sauerstoffabhängige Enzymkaskaden mit Wasserstoff als Elektronenquelle zu betreiben.

Auswirkung

Dieses recycelbare Biohybrid-System wird als kompatible Plattformtechnologie unter Nutzung bestehender Bioreaktorinfrastruktur dienen und die Dekarbonisierung biokatalytischer Prozesse durch Ersatz von klassischen kohlenstoffreichen Elektronendonoren ermöglichen.

Projektinformationen

Projekttitel

SynHydro3 – Syntheseplattform unter Verwendung von Wasserstoff, Hydrogenasen und Hydrogelen

 

Projektlaufzeit

Oktober 2021 – September 2024

 

Projektpartner

  • Technische Universität München, TUM Campus Straubing (Koordinator)
  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Institutsteil Straubing
  • Max-Planck Institut für Chemische Energiekonversion, Mülheim an der Ruhr
  • ESy-Labs GmbH, Regensburg

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »SynHydro3«, Förderkennzeichen 031B1123B.

Bundesministerium für Bildung und Forschung.