Fermentation
Die stoffliche Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen in Form einer biobasierten Chemikalien- und Polymerproduktion wird in Zukunft enorm an Bedeutung gewinnen. Während wir im Energie- und Verkehrssektor verschiedene Möglichkeiten zur Substitution fossiler Brennstoffe haben, steht uns im Bereich der Polymere nur die Biomasse als zukünftige Alternative zur Verfügung.
Fermentative Biopolymer-Herstellung
Ein Schwerpunkt der Aktivitäten der PFI Biotechnology ist die fermentative Gewinnung von Biopolymeren zur Substitution von petrobasierten Kunststoffen.
Wir erforschen derzeit die Produktion von Polyhydroxybuttersäure (PHB) und weiterer Polyhydroxyalkanoate (PHA) mittels spezieller Bakterienstämme. PHB, PHB-Copolymere und weitere PHAs sind Speicherstoffe, die von verschiedenen Mikroorganismen intrazellulär angelegt werden. Hieraus lassen sich thermoplastische Biopolymere mit hervorragenden Materialeigenschaften gewinnen, die in jeder Hinsicht mit petrobasierten Kunststoffen wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) konkurrieren können. Im Gegensatz zu diesen sind sie jedoch vollständig biologisch abbaubar und können kompostiert werden.
Einer breiten Anwendung von Biopolymeren stehen allerdings die noch sehr hohen Preise entgegen. Das liegt einerseits an den Rohstoffkosten, da derzeit hauptsächlich auf Basis von Zuckern (Frucht- oder Malzzucker) produziert wird, anderseits bedingt das aufwendige Abtrennen und Reinigen des PHB vom Zellmaterial relativ hohe verfahrenstechnische Kosten.
PHB aus Restbiomassen
Die PFI Biotechnology verfolgt daher das Ziel einer PHB-Produktion auf der Grundlage kostengünstig verfügbarer Restbiomassen wie Stroh. Die Kombination thermischer und enzymatischer Aufschlussverfahren macht Hemicellulosen und Lignocellulose für eine Fermentation verfügbar. Durch die Einbeziehung einer Biogasproduktion auf Basis der Reststoffe wird Energie für den Prozess bereitgestellt. Parallel untersuchen wir neue verfahrenstechnische Ansätze für eine lösungsmittelfreie Aufbereitung des Zielproduktes.
C5-Fermentation
Weitere Forschungsansätze sind Fermentationen auf der Basis von Pentosen aus hydrolysierten Hemicellulosen. Die Gewinnung des hochwertigen Zuckeralkohols Xylitol aus Xylose mittels spezieller Hefen ist ein Schwerpunkt dieser Aktivitäten.