CO2 aus Industrie-Abgasen in Plattformchemikalie verwandeln
Mit Bakterien aus dem Rinderpansen wollen Forschende unter Leitung des Chemiekonzerns BASF aus industriellen Abgasströmen aus der Chemie-Produktion die Plattformchemikalie Fumarsäure herstellen.
Die Nutzung von Kohlendioxid (CO₂) als alternative Quelle für Kohlenstoff ist ein vielversprechender Ansatz, um industrielle Chemieproduktionsprozesse klimafreundlicher und nachhaltiger zu gestalten. Im Projekt FUMBIO wollen Forschende des Zentrums für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO) der Universität Marburg, der Universitäten in Saarbrücken und Kaiserslautern-Landau unter Leitung des Chemiekonzerns BASF einen solchen nachhaltigen Produktionsprozess zur Herstellung der Plattformchemikalie Fumarsäure entwickeln. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms „Klimaneutrale Produkte durch Biotechnologie – CO2BioTech“ von 2024 bis 2026 mit insgesamt 2,6 Mio. Euro gefördert.
Mit Bakterien Chemikalien aus Industrieabgasen herstellen
Fumarsäure ist ein Zwischenprodukt, das in vielen Stoffwechselvorgängen bei Pflanzen, Tieren und Menschen in großen Mengen vorkommt und industriell zur Herstellung von Lebens- und Futtermitteln sowie Arzneimitteln und Kosmetika genutzt wird. Bei der nachhaltigen Produktion dieser wichtigen Plattformchemikalie setzt das Projektteam auf die Hilfe des Bakteriums Basfia succiniciproducens, das ursprünglich aus dem Pansen von Rindern isoliert wurde und sich bei anderen industriellen Fermentationsprozessen bereits bewährt hat.
Mithilfe dieses Bakteriums soll aus nachwachsenden Zuckern sowie Kohlendioxid, das aus Abgasströmen chemischer Produktionsanlagen stammt, das chemische Zwischenprodukt Fumarsäure mittels Fermentation erzeugt werden. „Kohlendioxid ist ein wichtiger Rohstoff für uns in der chemischen Industrie“, erklärt Navé. „Recyceln wir das CO₂ aus Industrieabgasen, wird uns dies dabei helfen, den Ausstoß des Klimagases zu verringern und unsere Klimaziele bis 2050 zu erreichen“, sagt Barbara Navé, Projektleiterin bei FUMBIO und zuständig für die Evaluierung und Koordination neuer Projekte in der Weißen Biotechnologie bei BASF.
Forschende modifizieren Stoffwechsel des Bakterikums
Forschende der Universität Marburg werden im Projekt untersuchen, inwiefern sich der Stoffwechsel des Bakteriums modifizieren lässt, damit möglichst viel Fumarsäure produziert wird. „Wir nutzen Methoden des sogenannten Metabolic engineering und der Synthetischen Biologie, um das Bakterium so umzuprogrammieren, dass es Fumarsäure produziert“, erläutert Tamara Hoffmann aus der Marburger Arbeitsgruppe SYNMIKRO. Forschende der Universität des Saarlandes in Saarbrücken werden die Bakterienstämme und deren Stoffwechsel analysieren.
BASF optimiert Fermentationsprozess
Die BASF widmet sich im Rahmen des Projektes der biotechnologischen Fermentation: Gemeinsam mit Forschenden der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau wird die Fumarsäure mithilfe von Enzymen in einem biokatalytischen Verfahren zu klimafreundlichen Produkten weiterverarbeitet. „Wir schauen uns zusammen mit unseren Kooperationspartnern zum einen den Fermentationsprozess genauer an. Dieser soll so optimiert werden, dass die Bakterien aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zucker sowie Kohlendioxid so viel Fumarat wie möglich herstellen“, sagt Barbara Navé.
Nachhaltige Produkte mit geringem CO₂-Fußabdruck
Aus dem biobasierten Fumarat kann BASF eigenen Angaben zufolge Produkte wie Lebens- und Futtermittelzusätze, Ausgangsstoffe für Medikamente oder Bausteine für Polymere und Wasch- sowie Reinigungsmittel herstellen und das mit einem deutlich geringeren CO₂-Fußabdruck. Ein Ziel des Vorhabens ist, Produkte herzustellen, deren CO₂-Fußabdruck gegenüber der herkömmlichen erdölbasierten Produktion deutlich geringer, vielleicht sogar negativ ist. Darüber hinaus wollen die Projektpartner eine wirtschaftliche Wertschöpfungskette etablieren – von den nachhaltigen Ausgangsstoffen über das Zwischenprodukt Fumarsäure bis hin zur biokatalytischen Umwandlung in biobasierte Endprodukte.
bb
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