Recycling von Kohlenstoffemissionen zu Wertstoffen durch gezielte Adaption Synthesegas-fermentierender acetogener Bakterien an CO und toxische Verunreinigungen in industriellen Abgasen

Stipendiatin/Stipendiat: Alina Lüschen

Im Rahmen dieser Doktorarbeit soll die Synthesegas-Fermentation von industriellen Abgasen mit toxischen Verunreinigungen durch acetogene Bakterien weiterentwickelt und damit das klimafreundliche Carbon Recycling von Abgasen zu Wertstoffen effizienter gemacht werden. Das Synthesegas ist ein charakteristisches Abgas zahlreicher industrieller Vergasungsprozesse und bezeichnet ein Gasgemisch aus Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2). Darüber hinaus kann Synthesegas Verunreinigungen wie Schwermetalle, Aromaten, Schwefelverbindungen, Ammoniak, reaktive Sauerstoffverbindungen und Blausäure enthalten. Gegenüber konkurrierenden chemischen Verfahren hat die Verwendung von acetogenen Bakterien für die Fermentation von Synthesegas zahlreiche Vorteile, allerdings eignet sich nur etwa ein Drittel der bekannten acetogenen Arten als Biokatalysatoren, da CO auf den Großteil der Bakterien toxisch wirkt. Darüber hinaus werden Wachstumsrate und Produktertrag durch die Verunreinigungen im Synthesegas limitiert. Aus diesen Gründen sollen in diesem Promotionsprojekt neue, leistungsstarke und möglichst zumindest in geringen Maßen CO-tolerierende Synthesegas-verwerter aus Umweltproben isoliert und zusammen mit bereits bekannten Isolaten durch adaptive Laborevolution (ALE) an CO-Konzentrationen, wie sie in industriellen Abgasen vorkommen, und charakteristische Verunreinigungen industrieller Abgase adaptiert werden. Dafür sollen sowohl genomische und physiologische als auch biochemische Analysen durchgeführt werden. Gewonnene Isolate sollen daraufhin phänotypisch und physiologisch charakterisiert, die Toleranzgrenzen bestimmt und die Fermentationsprodukte identifiziert und quantifiziert werden. Außerdem sollen die Genome der Isolate vor und nach der gerichteten Laborevolution sequenziert und auf Mutationen und Gene untersucht werden, die mit einer erhöhten Toleranz gegenüber CO und toxischen Verunreinigungen industrieller Abgase assoziiert sind. Das Ziel ist, acetogene Bakterienarten zu erhalten, die sich nicht nur durch hohe Wachstums- und Umwandlungsraten, Robustheit und ein großes Spektrum an industriell relevanten Fermentationsprodukten als Biokatalysatoren eignen, sondern vor allem gegenüber CO und anhäufenden Verunreinigungen tolerant sind.

Förderzeitraum:
01.10.2022 - 30.09.2025

Institut:
Georg-August-Universität Göttingen
Institut für Mikrobiologie und Genetik
Abteilung für Genomische und Angewandte Mikrobiologie

Betreuer:
Prof. Dr. Rolf Daniel

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://appmibio.uni-goettingen.de/