Bioelektrochemische Wertschöpfung aus lignocellulolytischen Reststoffen

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Mareike Engel

Fossile Rohstoffe sind nicht unendlich für die Menschen auf der Erde verfügbar. Aus dieser Erkenntnis hat sich in den letzten Jahrzehnten die Bestrebung abgeleitet, verschiedene Produkte, wie Plattform- und Feinchemikalien oder Kraftstoffe auf Basis pflanzlicher, nachwachsender Rohstoffe herzustellen. Vielfach ist pflanzliche Biomasse (Lignocellulose) auch in Form von Abfallstoffen aus der Agrarindustrie oder einzelne Komponenten, wie beispielsweise Ligninabfälle aus der Zellstoffindustrie zu finden. Eine Wertschöpfung durch mikrobielle Verfahren erlauben dabei milde Bedingungen und sind somit umweltschonender als viele chemische Verfahren.

In diesem Projekt soll die Kombination klassischer mikrobieller Verfahren mit neuen elektrochemischen Methoden stattfinden. Dieses wird anhand der Butanolsynthese durch Aceton-Butanol-Ethanol (ABE) aus nachwachsenden Rohstoffen untersucht. Während der ABE Fermentation soll ein elektrisches Potential angelegt werden. Ziel hierbei ist die Abgabe von Elektronen von der Elektrode an die Mikroorganismen, welche die Elektronen anschließend zur Produktbildung nutzen können. Da Butanol das Stoffwechselprodukt ist, welches die meisten Elektronen in Form von reduzierten Kofaktoren benötigt, sollte sich das angelegte Potential positiv auf die Butanolbildung auswirken. Die Veränderung der Butanolsynthese, der Einfluss von zusätzlichen löslichen Elektronenmediatorsubstanzen, sowie der Elektronentransfer und das  Design von elektrochemischen Bioreaktoren soll im Rahmen dieser Arbeit betrachtet werden. Ziel ist dabei einen Prozess zu etablieren, der nachwachsende Rohstoffe als Energie- und Kohlenstoffquelle für die Mikroorganismen nutzt und auf regenerative Energiequellen für den Betrieb des elektrochemischen Reaktors zurückgreifen kann.

Förderzeitraum:
01.10.2015 - 30.09.2018

Institut:
Technische Universität Kaiserslautern
FB Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Lehrgebiet Bioverfahrenstechnik

Betreuer:

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Publikationen: