Forscher des Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) haben eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Bernsteinsäure, einem Industriechemikalie, aus Zuckerrohr entwickelt. Dabei verwenden sie eine modifizierte Hefe als Fermentationsmittel. Bernsteinsäure findet in verschiedenen Industrien und Anwendungen Verwendung. Die Forscher sind der Meinung, dass diese Methode auch für die Produktion anderer organischer Säuren verwendet werden kann. Das Ziel von CABBI ist es, nachhaltige Biokraftstoffe und Biochemikalien zu entwickeln. Die Arbeit des Teams wurde in Nature Communications veröffentlicht und wurde von BioMADE, einem Innovationsinstitut für Fertigung, finanziert. Die Forscher verwendeten eine unkonventionelle Hefe namens Issatchenkia orientalis, die unter niedrigem pH-Wert ohne Zusatzstoffe gedeihen kann, was die Kosten senkt. Sie haben die Hefe so verändert, dass sie hohe Mengen an Bernsteinsäure produziert, und haben die Produktion mit relevanten Geräten hochskaliert. Der end-to-end Prozess zeigte beeindruckende Ergebnisse und einen reduzierten CO2-Fußabdruck im Vergleich zur herkömmlichen erdölbasierten Produktion. Das Team plant, den Prozess weiter hochzuskalieren und auf andere Produkte anzuwenden, wie beispielsweise 3-Hydroxypropionsäure. Das Projekt umfasste eine Zusammenarbeit verschiedener Forschungsgruppen innerhalb von CABBI.
Einführung
Forscher des Centers for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) haben eine wirtschaftliche Methode zur Produktion von Bernsteinsäure, einer industriellen Chemikalie, aus Zuckerrohr entwickelt. Diese bahnbrechende Innovation hat großes Potenzial für verschiedene Industriezweige und Anwendungen.
Was ist Bernsteinsäure?
Bernsteinsäure ist eine chemische Verbindung, die als Baustein für viele Produkte dient. Sie findet zahlreiche Anwendungen in Industriezweigen wie der Pharmazie, Lebensmittelproduktion, Landwirtschaft und Textilindustrie.
Die Bedeutung der wirtschaftlichen Produktion
Wirtschaftliche Produktionsmethoden für Bernsteinsäure sind entscheidend, um ihre breitere Nutzung in verschiedenen Industriezweigen zu fördern. Durch die Entwicklung eines kosteneffizienten Ansatzes sollen Produktion und Verwendung von Bernsteinsäure vorangetrieben werden.
Die Forschungsmethodik
Die Forscher verwendeten eine modifizierte Hefe, Issatchenkia orientalis, als Gärungsmittel zur Produktion von Bernsteinsäure aus Zuckerrohr. Sie setzten auch metabolische Flussanalyse ein und skalierten die Produktion mithilfe relevanter Ausrüstung hoch.
Modifizierte Hefe – Issatchenkia orientalis
Die Wahl der Hefe spielte eine entscheidende Rolle für den Erfolg der Forschung. Die Forscher verwendeten Issatchenkia orientalis, eine unkonventionelle Hefe, die unter niedrigem pH-Wert ohne Zusatzstoffe gedeihen kann. Diese Eigenschaft reduziert Kosten und macht den Prozess nachhaltiger.
Metabolische Flussanalyse
Um die Produktion von Bernsteinsäure zu verbessern, setzten die Forscher metabolische Flussanalyse ein. Diese Technik ermöglichte es ihnen, den Stoffwechsel der Hefe zu modifizieren und ihre Wege zu optimieren, um hohe Mengen an Bernsteinsäure effizient herzustellen.
Hochskalierung der Produktion
Nach erfolgreichen Laborversuchen haben die Forscher den Produktionsprozess mithilfe relevanter Ausrüstung hochskaliert. Dieser Schritt gewährleistete, dass die Methode in großem Maßstab angewendet werden kann und für die industrielle Produktion realisierbar ist.
Ergebnisse und Implikationen
Der von den Forschern entwickelte Gesamtprozess zeigte beeindruckende Ergebnisse und einen reduzierten CO2-Fußabdruck im Vergleich zu konventionellen, auf Erdöl basierenden Produktionsmethoden. Diese Erkenntnis hat erhebliche Auswirkungen auf Nachhaltigkeit und das Potenzial zur Transformation verschiedener Industriezweige.
Reduzierter CO2-Fußabdruck
Die Entwicklung einer wirtschaftlichen Methode zur Produktion von Bernsteinsäure aus Zuckerrohr trägt zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks bei, der mit ihrer Produktion verbunden ist. Dies steht im Einklang mit dem Ziel von CABBI, nachhaltige Biokraftstoffe und Biochemikalien zu entwickeln.
Potenzial für andere organische Säuren
Die Forscher sind der Meinung, dass dieselbe Methode auch zur Produktion anderer organischer Säuren angewendet werden kann. Dies erweitert die Möglichkeiten für nachhaltige Produktion verschiedener Chemikalien und Verbindungen, was die Mission von CABBI weiter unterstützt.
Zukünftige Pläne und Zusammenarbeit
Aufbauend auf dem Erfolg ihrer Forschung plant das Team, den Produktionsprozess weiter zu optimieren und auf andere Produkte wie 3-Hydroxypropionsäure anzuwenden. Dieses Projekt beinhaltete die Zusammenarbeit verschiedener Forschungsteams innerhalb von CABBI und hebt die Synergie und interdisziplinäre Natur der Arbeit hervor.
Skalierung des Produktionsprozesses
Die Forscher streben an, den Produktionsprozess zu optimieren und weiterzuentwickeln, um größere Mengen von Bernsteinsäure und anderen organischen Säuren herzustellen. Dies ermöglicht eine kommerzielle Produktion im großen Maßstab und breitere industrielle Anwendung.
Erkundung anderer Produkte
Das Team plant, seine Forschung auszuweiten und die Anwendung der Methode auf andere Produkte wie 3-Hydroxypropionsäure zu erforschen. Dies zeigt ihr Engagement für die Entwicklung nachhaltiger Alternativen für verschiedene Industriebedürfnisse.
Zusammenarbeit innerhalb von CABBI
Der Erfolg dieses Forschungsprojekts verdeutlicht die Zusammenarbeit innerhalb des Centers for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation. Durch die Nutzung des Fachwissens verschiedener Forschungsteams befindet sich CABBI an vorderster Front bei der Entwicklung innovativer Lösungen für eine nachhaltige Zukunft.
