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Aufbereitung von Biomasse zur Optimierung der Kinetik bei Bioreaktionen

Ein KMU aus Italien, das auf die Biotransformation und Energiesparmaßnahmen spezialisiert ist, erhielt kürzlich ein Patent für ein innovatives Verfahren zur Produktion von frischer Biomasse. Die Eigenschaften der so produzierten Biomasse beschleunigen die Feststoff-Biotransformation ganz erheblich, so dass der Einsatz von Bioreaktoren drastisch eingeschränkt werden kann. Feststoff-Bioreaktionen, bei denen Mikroorganismen auf festen organischen Substraten vermehrt werden, gehören zu den vielversprechendsten Entwicklungsgebieten der modernen Biotechnologie.
Aufbereitung von Biomasse zur Optimierung der Kinetik bei Bioreaktionen
Im Verlauf von Festkörper-Bioreaktionen erfolgt ein mikrobielles Wachstum und die Entstehung des Produkts auf der Oberfläche eines festen Substrats. Bei diesen Reaktionen, die auch als Festsubstrat- Fermentationen bezeichnet werden, werden die unterschiedlichsten landwirtschaftlichen Produkte verwendet, die als Substrat dienen und im festen Zustand fermentiert werden. Solche Produkte sind beispielsweise Reis, Weizen, Gerste, Mais oder Sojabohnen. Für künftige industrielle Zwecke könnten auch andere als die herkömmlichen Substrate zur Anwendung gelangen, so z.B. Rückstände aus der Lebensmittelverarbeitung oder aus der Forstwirtschaft.

Für eine Festkörperkultur von Mikroorganismen sprechen einige positive Aspekte: Der Energieverbrauch ist minimal, die Züchtung der Mikroorganismen erfolgt unter Umgebungsbedingungen, die denen von natürlichen Prozessen sehr ähnlich sind, die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung mit Bakterien ist sehr gering, und die produzierte Biomasse lässt sich wirtschaftlich gewinnen. Bis jetzt basierten die Techniken für oxidative Festkörper-Biotransformationen bestimmter Substrate mehr oder weniger auf dem Vorgang des Kompostierens und sind aufgrund einer Reihe von gewichtigen Einschränkungen wenig zufriedenstellend. Beim Kompostierverfahren - einer thermophilen oxidativen Festkörper-Biotransformation - werden zur Gewinnung von Biomasse polygene Substrate verwendet, die aufgrund ihrer Inhomogenität lange Zeit in den Bioreaktoren verbleiben müssen. Von der Notwendigkeit eines Bioreaktors mit großem Fassungsvermögen und hohen Kosten für seine Beaufsichtigung einmal abgesehen, besteht die gravierendste Einschränkung des Kompostierverfahrens darin, dass es zur Züchtung von myzelartigen Mikroorganismen ungeeignet ist.

Um diese Einschränkung zu überwinden und eine Anwendung dieses biotechnologischen Verfahrens wirtschaftlich und in einer industriellen Größenordnung zu ermöglichen, hat das italienische Unternehmen ein inzwischen patentiertes Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse für den Einsatz in mesophilen oder thermophilen oxidativen Biotransformationen entwickelt. Diese Technologie verbessert die Kinetik der Feststoff-Bioreaktoren und gestattet eine optimale Entwicklung von myzelartigen Mikroorganismen.

Ein Schritt des patentierten Aufbereitungsverfahrens für Biomasse besteht im feinen Zermahlen des festen Substrats, wodurch sich seine wirksame Oberfläche und Porosität enorm vergrößern. Das feste Substrat wird anschließend gründlich mit Impfstoffen bis zum Erreichen der Sättigung vermischt. Schließlich wird die Biomasse zu kleinen Stücken agglomeriert. Der in der resultierenden Biomasse enthaltene Sauerstoff löst den Biooxidationsprozess schon in der Vorbereitungsphase aus. Dieses Vorbereitungsverfahren kann überdies die mit diesen Transformationen verbundene Verzögerungsphase verkürzen oder sogar ganz eliminieren, so dass die Biomasse weniger lange in den Bioreaktoren verbleiben kann.

Insgesamt beschleunigt das patentierte Verfahren zur Aufbereitung von frischer Biomasse die Biotransformationen, senkt die Kosten für die Bioreaktornutzung und liefert homogene Produkte. Damit bildet es ein geeignetes Verfahren und Hilfsmittel, das zur industriellen Massenproduktion bei sofortiger Wirtschaftlichkeit benötigt wird.

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Datensatznummer: 80349 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: Energie