Antimikrobielle Proteine aus Abfallströmen durch intelligente Bioprozesstechnologie (iFermenter)

Hintergrund und Ziele

Zuckerhaltige Reststoffströme aus der holzverarbeitenden Industrie werden heutzutage thermisch verwertet oder zu niedrigpreisigem Ethanol verarbeitet. Sie sind jedoch ein potentielles Substrat zur biotechnologischen Herstellung hochwertiger Produkte, etwa des antimikrobiellen Proteins Nisin (€ 50 - € 150 pro kg) zum Einsatz in Lebens- und Futtermitteln. Um dies zu ermöglichen, sind neue optimierte Produktionsorganismen und Prozessstrategien nötig.

Strategie

Der Ansatz von iFermenter beruht auf "intelligenter Fermentation": Mit neuesten Methoden der synthetischen Biologie werden Mikroorganismen modifiziert. Damit wird die effiziente Umsetzung der Zucker in Reststoffströmen der holzverarbeitenden Industrie ermöglicht. Außerdem werden die Zellen gezielt umgebaut, sodass eine Informationsschnittstelle zwischen Produktionsorganismus und Prozessleitsystem entsteht. Dabei wird der Zustand der Mikroorganismen im Reaktor in Echtzeit erfasst und das Zellverhalten gezielt reguliert, um Produktivität und Ausbeuten der Fermentation zu optimieren. Diese Strategie zur automatisierten Bioprozessregelung kann ökonomisch sowie ökologisch nachhaltige Produktionsverfahren ermöglichen.

Impact

Mit der iFermenter Technologie können neue Wertschöpfungsketten entstehen, indem Reststoffe aus der Zellstoffindustrie zu hochwertigen Produkten, beispielsweise antimikrobiellen Proteinen, umsetzbar werden. Zusätzlich wird der CO2-Fußabdruck der Prozesse verbessert, da Reststoffströme stofflich anstatt thermisch verwertet werden und Lebensmittelabfälle durch antimikrobielle Proteine reduziert werden können.

Ausgangssituation

Reststoffströme basierend auf Lignocellulose werden momentan meist thermisch verwertet oder zu niedrigpreisigen Bulkchemikalien umgesetzt.

Ziele/Herausforderung

Ziel des Projekts ist die effiziente Nutzung der Zucker in Lignocellulose Reststoffströmen zur nachhaltigen Produktion hochwertiger Proteine und Peptide. Um dies zu erreichen, müssen Synergien zwischen Molekularbiologie, Bioprozesstechnik und Regelungstechnik genutzt werden.

Geplante Ergebnisse und Nutzen

Lignocellulose Reststoffströme werden als alternatives Fermentationssubstrat zu Glucose erschlossen. Dazu werden neue industriell anwendbare Mikroorganismen generiert und optimierte sowie automatisierte Bioprozesse entwickelt.

Eckdaten

• Förderprogramm: Bio Based Industries Joint Undertaking (JU) im EU Horizon 2020 Programm
• Projektlaufzeit: 01.05.2018 bis 20.04.2022

Projektleitung

• Prof. Nadav Bar, NTNU (Norwegen)

ProjektpartnerInnen

• Norwegian University of Science and Technology NTNU (Norwegen)
• Universität Ulm (Deutschland)
• Universität des Saarlandes (Deutschland)
• Technische Universität Wien (Österreich)
• Bio Base Europe Pilot Plant VZW (Belgien)
• Universidad de Santiago de Compostela (Spanien)
• Norwegian University of Life Sciences NMBU (Norwegen)
• Borregaard AS (Norwegen)
• Galactic SA (Belgien)
• Mybiotech GmbH (Deutschland)
• Infors AG (Schweiz)
• DTU (Dänemark)

Prof. Christoph Herwig
E-Mail: christoph.herwig@tuwien.ac.at