Ressourceneffiziente Produktionsverfahren für PHB-Biokunststoffe

Ziel des Projektes ist die nachhaltige biotechnologische Darstellung des biologisch abbaubaren Bio-Kunststoffs Polyhydroxybutyrat (PHB) mit verbesserten Polymer-eigenschaften. Rein mikrobiell produziertes PHB hat durch dessen isotaktizität (Poly 3-(R) hydroxybutyrat) eine hohe Kristallinität, welche die Elastizität und die thermoplastischen Eigenschaften des Polymers negativ beeinflusst. Die Produktion von ataktischen PHB erfolgt daher hauptsächlich in einem chemischen Prozess (mittels Re- Katalysatoren). Um Polymere mit gewünschten Eigenschaften zu produzieren soll in diesem Projekt die Polymer-Synthese getrennt von der mikrobiellen Monomer-Produktion erfolgen. In einem weiterführenden Schritt wird das Produktionssystem dahingehend optimiert, kontinuierlich den PHB Monomerbaustein 3-hydroxybutyrat zu bilden. Dieser wird in Folge über biokatalytische Laktonisierung und Ringöffnungspolymerisation in neue PHB Varianten mit verbesserten physikochemischen Eigenschaften überführt. Zur kostengünstigen und ressourcenschonenden Monomer-Produktion wird Pentosezucker-haltiges Kleie-Hydrolysat als Fermentationsgrundlage verwendet. Kleie fällt als billiges Nebenprodukt in großen Mengen an und kann enzymatisch zu einem hochwertigen Fermentationsmedium hydrolysiert werden. Durch diese nachhaltige Strategie kann eine ressourcenschonende Produktionsplattform zur fermentativen Darstellung von verbesserten PHB-Varianten etabliert werden, welche eine Alternative zur petrochemischen Polymere-Produktion darstellt. Die zu erarbeitenden Prozesse erlauben deshalb eine Energie- und Masseneffiziente Produktion dieses hochwertigen Biopolymers. Das Potential einer kontinuierlichen Prozessführung und die verbesserten Produkteigenschaften führen zu einer ökonomisch und ökologisch optimierten Wertschöpfungskette.