FDCAzymes – Lignocellulose-basierte Enzyme zur Konversion von 5-Hydroxymethylfurfural zu 2,5-Furandicarbonsäure

Entwicklung und Pilotierung von Fermentations-, Aufarbeitungs- und Enzymkatalyse-Prozessen unter Verwendung eigens hergestellter Substrate

2,5‑Furandicarboxysäure (FDCA) ist eine biobasierte Alternative zur petrochemisch produzierten Terephtalsäure, welche zur Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs‑ und Textilindustrie verwendet wird. Im Projekt FDCAzymes sollen maßgeschneiderte Enzyme für die Umsetzung von 5‑Hydroxymethylfurfural (HMF) zu FDCA entwickelt werden, wobei das Fraunhofer CBP Rohstoffe zur Verfügung stellt (Lignocellulose‑Zucker und HMF) und Partner für die Prozessentwicklung und das Scale‑up ist.

2,5‑Furandicarboxysäure (FDCA) ist eine biobasierte Alternative zur petrochemisch produzierten Terephtalsäure, welche zur Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs‑ und Textilindustrie verwendet wird. Somit besteht ein großer Markt für diese Plattformchemikalie. Biotechnologisch wurde bisher der transgene Bakterienstamm Pseudomonas putida S12 für die Umsetzung von 5‑Hydroxymethylfurfural (HMF) zu FDCA untersucht. Allerdings ist dieser Stamm in Deutschland als Risikogruppe 2 klassifiziert, was erhöhte Sicherheitsanforderungen für die Produktion und damit erhöhte Kosten bedeutet.

Der Fokus des beantragten Vorhabens liegt daher auf der Entwicklung von maßgeschneiderten Enzymen unter Nutzung der unkonventionellen Hefen Arxula adeninivorans und Hansenula polymorpha und Lignocellulose‑Zuckern. Ziel ist die Enzymkatalyse der Reaktion von HMF zu FDCA, eine Nutzung von nicht-gereinigtem HMF als Substrat sowie die effiziente biotechnische Umsetzung, um einen ökonomischen Gesamtprozess zu ermöglichen. Das Fraunhofer CBP ist dabei verantwortlich für die Bereitstellung der Rohstoffe (Lignocellulose‑Zucker und HMF) sowie die Entwicklung und Pilotierung der Fermentations‑ bzw. Katalyseprozesse.