Nachhaltigkeit ist von großer Bedeutung, insbesondere der Wechsel von fossilen zu erneuerbaren Rohstoffen. Derzeitig liegt der Fokus auf die Energie- und Treibstoffproduktion, aber auch Chemikalien können aus erneuerbaren Ressourcen wie Lignin erzeugt werden, das in großen Mengen als Abfallprodukt in der Holz- und Papierindustrie anfällt. Leider wird derzeit nur ein kleiner Teil des Lignins genutzt, weshalb neue Verfahren entwickelt werden müssen, um es effektiv in wertvolle Produkte umzuwandeln. Bestehende Methoden sind oft kostspielig und schädlich für die Umwelt. Biotechnologische Verfahren mit Enzymen und Mikroorganismen könnten umweltfreundlichere Alternativen bieten.
Lignin ist ein komplexes Biopolymer in pflanzlichen Zellwänden, das für die mechanische Stabilität sorgt. Es wird häufig verbrannt, doch es gibt Verfahren, um es für die Herstellung von Aromaten und Tensiden zu nutzen. Mikroorganismen, insbesondere Bakterien wie Rhodococcus, könnten in der Lage sein, Lignin effizient abzubauen und in wertvolle Schlüsselverbindungen umzuwandeln. Eine Schwierigkeit dabei ist die geringe Wasserlöslichkeit von Lignin, was die Fermentation erschwert. Hier ist Optimierung notwendig, welche ein Kernziel der angestrebten Arbeit werden soll.
Ein weiteres zentrales Ziel der Arbeit ist die biotechnologische Produktion von Tensiden, insbesondere Trehalose-Lipiden aus Lignin aus unterschiedlichen Quellen. Im ersten Arbeitspaket sollen verschiedene Rhodococcus Stämme mit unterschiedlichen Ligninbausteinen kultiviert werden, um die besten Kombinationen zu finden. Hier sollen Parameter wie generierte Biomasse und die Emulsionstests helfen, die besten Kombinationen zu identifizieren.
Das zweite Arbeitspaket beschäftigt sich mit der Genomanalyse der Rhodococci, um Gene und Stoffwechselwege für die Ligninverwertung zu identifizieren. Mittels Transkriptomanalysen sollen die involvierten Gene ermittelt werden.
Das dritte Arbeitspaket untersucht diese Gene für mögliche genetische Modifikationen, um ihre Effizienz zu erhöhen.
Das vierte Arbeitspaket fokussiert sich auf die Optimierung der Tensidproduktion durch adaptive Laborevolution und die Analyse von Fermentationsparametern.
Im fünften Arbeitspaket soll nach der Optimierung der Fermentationsbedingungen ein Upscaling der Tensidproduktion demonstriert werden. Hier ist ein 10 L Maßstab angestrebt, mit welchem die Anwendbarkeit des zuvor etablierten Ansatzes demonstriert wird. Neben der rein analytischen Betrachtung soll hier auch eine effiziente Extraktionsmethode etabliert werden.