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20.06.2024

21.08.2020

Neuer Prozess für die Herstellung von Biotensiden aus Xylose entwickelt

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Schon lange ist bekannt, dass das Bakterium Pseudomonas aeruginosa natürlicherweise Rhamnolipide produziert, die sich als Biotenside eignen. Leider lässt sich dieser Prozess nicht industriell nutzen, da das pathogene Bakterium in Krankenhäusern wegen seiner breiten Antibiotikaresistenz gefürchtet ist und Rhamnolipide nur unter limitierten Wachstumsbedingungen produziert.

Mittlerweile ist es gelungen, die Fähigkeit zur Rhamnolipid-Synthese auf das nicht human-pathogene Bakterium Pseudomonas putida zu übertragen. Im nun abgeschlossenen Verbundprojekt "Rhamnolipide dritter Generation - hergestellt auf Basis von Xylose" wurde P. putida so modifiziert, dass es Xylose und andere Zuckerfraktionen aus der Hydrolyse lignocellulosehaltiger Biomasse als Substrat nutzen kann. Dabei wurden entscheidende Fortschritte in der Optimierung des Fermentationsprozesses erzielt.

Als Partner war die Evonik Industries AG in die Arbeiten involviert, die weltweit das erstes Unternehmen ist, das biotechnologisch hergestellte Tenside in industriellen Mengen produzieren konnte. In Realversuchen bei Evonik haben die rekombinanten Bakterienstämme ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt.

Xylose und Hydrolysefraktionen aus der Holzverarbeitung sind für mikrobielle Produktionen ökonomisch attraktiv. Können sie für eine industrielle Herstellung von Rhamnolipiden genutzt werden, eröffnet sich eine neue Wertschöpfung für Lignocellulose auch aus deutschen Wäldern.

Hintergrund

Tenside sind waschaktive Substanzen. Sie bewirken, dass zwei eigentlich nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten, wie z. B. Öl und Wasser, fein vermengt werden können. Tenside werden nicht nur für die Herstellung von Seifen, Waschmitteln und Kosmetika benötigt, sondern spielen auch in vielen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle. Hergestellt werden Tenside größtenteils aus fossilen Rohstoffen. Dabei liefert uns die Natur ein breites Spektrum an Biotensiden, die in Bezug auf Tensidwirkung, Abbaubarkeit und Nachhaltigkeit synthetischen Tensiden vergleichbar oder überlegen und daher für viele Anwendungsbereiche, gerade auch in der Industrie, interessant sind. Aufgrund der hohen Produktionskosten werden sie bisher nur in Nischenbereichen eingesetzt.

Glykolipide sind die am weitesten verbreiteten Biotenside. Sie bestehen aus einem Zuckerbaustein und einer Fettsäure. Wenn der Zuckerbaustein eine Rhamnose (Einfachzucker) ist, spricht man von Rhamnolipiden.

» Teilvorhaben 1: Iterative Prozessentwicklung zur Stamm- und Verfahrensoptimierung

» Teilvorhaben 2: Gentechnische Optimierung und Stammkonstruktion

» Teilvorhaben 3: Metabolomanalyse zur Identifizierung metabolischer Limitationen

Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)