Enzymatisch-chemokatalytische Oxidationskaskaden in der Gasphase – ECOX

Das Verbundprojekt ECOX unter Leitung der Abteilung Umweltbiotechnologie und Bioverfahrenstechnik des Fraunhofer IGB beschäftigt sich mit der Etablierung eines enzymatisch-chemokatalytischen Prozesses zur stofflichen Nutzung von Methan aus Biogas. Dabei sollen chemische und enzymatische Prozessschritte so kombiniert werden, dass Methan möglichst effizient zu Methanol und Ameisensäure umgesetzt werden kann. Ein solcher Prozess soll Grundlagen für die Nutzung von Biogas als Kohlenstoff-Quelle schaffen, im Gegensatz zur bisher üblichen Verbrennung des Biogases zur Energiegewinnung. In diesem Projekt arbeiten die Partner am Fraunhofer IGB, an der Universität Halle-Wittenberg und am Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock interdisziplinär zusammen.

Die Gruppe Industrielle Biotechnologie des Fraunhofer IGB beschäftigt sich hierbei zusammen mit der Universität Halle-Wittenberg mit der Herstellung und Optimierung der drei benötigten Enzyme Methan-Monooxygenase (MMO), Methanol-Dehydrogenase (MDH) und Formaldehyd-Dismutase (FDM). Um einen effizienten Prozess gewährleisten zu können, müssen diese Biokatalysatoren vor allem eine hohe Aktivität und Stabilität aufweisen, sowie einfach und kostengünstig herzustellen sein. Für die MDH und FDM, welche schwerpunktmäßig am Fraunhofer IGB entwickelt werden, werden bakterielle Expressionssysteme wie Escherichia coli oder Bacillus subtilis, aber auch eukaryotische Systeme wie die Hefen Komagataella pastoris oder Kluyveromyces lactis in Betracht gezogen. Die Charakterisierung und Optimierung der Enzyme umfasst einerseits katalytische Parameter wie pH- und Temperatur-Optimum, welche zwischen den Enzymen abgestimmt und ggf. angepasst werden müssen. Andererseits sollen die Enzyme gezielt verändert werden, um deren Aufbringen auf verschiedene Trägermaterialien zu ermöglichen. So können stabile Katalysatoren entwickelt werden, die durch mehrfache Verwendung einen effizienten Prozess ermöglichen.

Projektinformationen

Projekttitel

Enzymatisch-chemokatalytische Oxidationskaskaden in der Gasphase – ECOX

 

Projektlaufzeit

November 2012 – April 2017

 

Koordinator

  • Fraunhofer IGB

 

Kooperationspartner

  • Leibniz-Institut für Katalyse an der Universität Rostock LIKAT, Rostock
  • Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Pharmazie, Arbeitsgruppe Aufarbeitung biotechnischer Produkte, Halle

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »ECOX – Enzymatisch-chemokatalytische Oxidationskaskaden in der Gasphase«, Förderkennzeichen 031A168A.