Biotechnologie 2
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Weiße Biotechnologie

Welche Herausforderungen gab und gibt es für die Herstellung der Biokraftstoffe der zweiten Generation?

Lignocellulose: Komplexer Aufbau und Cellulose kristallin
  • Cellulose ist durch Lignin und Hemicellulosen wie Xylan kaum zugänglich, braucht daher eine Vorbehandlung: Pretreatment um die zugängliche Oberfläche zu vergrössern, wichtig v.a Xylanentfernung.
  • Kristallin
  • Zellulasen weniger effizient als Amylasen und teurer
 
Pentose-Problem im Lignocelluloseabbau
  • Nachteil der Energiepflanzen etc: Kohlenhydrat liegt in Form von versch. Zellwandpolysacchariden mit heterogener Zusammensetzung vor:
  • Beispiel Weizenstroh:
    • 32 % Glukose
    • 19 % Xylose
    • 2.4 % Arabinose
  • d.h.: aus 1 Tonne Stroh
    • 320 kg Glukose = 160 kg Ethanol = 200 L
  • Wenn Xylose auch vergoren werden könnte:
    • 190 kg = 124 L EtOH

Effektive Enzyme des Pentoseabbaus fehlen in industriellen Saccharomyces cerevisiae Stämmen
  • Auswege:
    • Einbringen der Xyloseabbau-Enzyme aus Pichia stipitis oder andere Hefen/Pilzen
    • Einbringen einer bakteriellen Xylose-Isomerase
    • Einbringen des bakteriellen/pilzlichen Arabinoseabbau-Stoffwechsels.
  • Ziel: Optimierte Hefen die gleichzeitig Pentosen zu Glucose verwerten können.
2G Biokraftstoffe: Ökonomie Verbesserung
  • Vorbehandlung verbessern
  • Reduktion der Kosten der Enzyme für Lignocelluloseabbau (v.a. für Cellulasen)
    • z.B. höhere katalytische Aktivität, Thermostabilität, Produktion
  • Fermentation von C6 und C5 Zuckern
  • Entwässerung und thermische Umwandlung von Lignin
  • Integrierte Prozesse für Hydrolyse und Fermentation
  • Co-Produktion von Produkten/Vorstufen mit höheren Wert z.B. in Bioraffinerien --> multifunktionales Gesamtkonzept

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