2GEnzymes

Enzymatische Optimierung des Organosolv-Holzaufschlusses mit integrierter Enzymproduktion

© Foto Fraunhofer CBP

Integrierter Prozess zur Produktion von Zuckern der 2. Generation.

Das Projekt verfolgt die Entwicklung eines integrierten Prozesses zur Produktion von Zuckern der 2. Generation (2GS) unter Verwendung von ligninolytischen Enzymen (LE) und neuartigen cellulolytischen Enzymen (CE). Die Basis dafür bildet das am Fraunhofer CBP etablierte Organosolv-Verfahren zur Fraktionierung von lignocellulosehaltigen Materialien in Cellulose, Hemicellulose und Lignin. Dieser Prozess wird unter hohen Drücken und Temperaturen durchgeführt und erfordert spezielle Anlagentechnik. Aufgrund der harschen Prozessbedingungen ist der Energieaufwand ein wichtiger Kostentreiber. Nach dem Aufschluss wird die Cellulose enzymatisch weiter zu Glucose hydrolysiert.

Die innovative Idee dieses Projektes liegt in der kombinierten Anwendung von LE und CE in beiden Schritten der Zuckerproduktion. Die Anwendung der LE vor und während der Holzfraktionierung verspricht eine Reduktion an Energie und Chemikalien durch die Verwendung von milderen Aufschlussbedingungen und eine Verringerung des Ligningehalts in der Cellulosefraktion. Die Hydrolyse der Cellulosefasern soll durch simultane Anwendung von CE und LE erfolgen und so zur Verringerung von inhibitorischen Effekten des Lignins auf die CE sowie zu einer erhöhten Ausbeute an fermentierbaren Zucker beitragen. Zudem wird eine Verringerung der Enzymkonzentration sowie eine schnellere Konversion angestrebt.

Ein weiterer Aspekt ist die Nutzung einer neuartigen Cellulase aus Penicillium verruculosum. Diese Cellulase weist gegenüber kommerziellen Enzympräparaten von Natur aus einen hohen Gehalt an ß-Glucosidasen und eine hohe Toleranz gegenüber CE-Inhibitoren auf. Es ist geplant, die CE-Produktion in den Gesamtprozess der Zuckergewinnung aus holzstämmiger Lignocellulose zu integrieren. Des Weiteren ist eine gentechnische Veränderung des Produktionsorganismus vorgesehen, um die CE-Ausbeute aus P. verruculosum zu optimieren. Abschließend soll das modifizierte Organosolv-Verfahren (siehe Abb.) zusammen mit dem entwickelten CE-Fermentationsprozess im Pilotmaßstab demonstriert und Scale-up relevante Daten zur Prozessbewertung generiert werden.

Projektinformationen

Projekttitel

2GEnzymes – Enzymes for 2G Sugars

 

Projektlaufzeit

Juni 2016 – Mai 2019

 

Koordinator

  • Fraunhofer CBP

 

Kooperationspartner

  • Universität Leipzig (Deutschland)
  • University of Santiago de Compostel (Spanien)
  • Dutch DNA Biotech BV, Utrecht (Niederlande)
  • MetGen Oy, Kaarina (Finnland)

 

 

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und seinem Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), für die Förderung des Projekts »2GEnzymes«, Förderkennzeichen 22030415 (Teilvorhaben 1), im Programm »Nachwachsende Rohstoffe«.