Herstellung von Bioethanol mit thermophilen Enzymen
Das TIME-Projekt hat sich auf die Steigerung der Effizienz bei der Umwandlung von Lignozellulose, Pflanzenmaterial mit Zellulose und Lignin, in Ethanol konzentriert. Es wurden neue Techniken für die Vorbehandlung und die Hydrolyse durch Enzyme entwickelt. Diese Stufen waren bisher für bis zu 50% der Produktionskosten verantwortlich. Aus diesem Grund war es Ziel des TIME-Projekts, die Ethanolgewinnung zu steigern und gleichzeitig die bei dem Prozess verbrauchte Energie zu senken. Dies wurde mithilfe hochkonsistenter Hydrolyse- und Fermentierungstechniken sowie wärmetoleranter Hefekulturen erreicht. Das TIME-Projekt hat eine integrierte Hochtemperatur-Verbrennungstechnik entwickelt, die thermophile, d.h. wärmeliebende, Enzyme nutzt und den Zugang zu Substraten verbessert hat. Der erste erforderliche Schritt ist die Vorhydrolyse bzw. Verflüssigung bei hoher Temperatur gefolgt von einer vollständigen Hydrolyse bei geringerer Temperatur. Die für beide Stufen erforderlichen Enzyme wurden bestimmt und bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass eine separate Hochtemperaturstufe für die Materialverflüssigung zu Prozessbeginn realistisch ist. Für optimale Ergebnisse wurde bei der Vorhydrolyse ein vollständiger Satz wärmeliebender Enzyme verwendet. So konnte das herkömmliche, marktübliche Gemisch in den ersten 24 Stunden eines zweistufigen Prozesses ersetzt werden. Ersetzt wurde es durch ein künstliches Gemisch aus Cellulaseproteinen, das einen hohen Hydrolyseertrag ohne Steigerung der gesamten Proteinmenge ermöglicht. Die Ergebnisse des Projekts stellen die Grundlage für die Entwicklung optimierter Enzymprodukte dar, die bei hohen Temperaturen von 550 bis 600 C stabil bleiben können. Die derzeit für die Industrie verfügbaren Enzyme sind stabil bei 450 bis 500 C. Eine derartige Verbesserung bedeutet, dass für die Hydrolyse von Lignozellulosesubstrat weniger Protein erforderlich ist. Dies wiederum ermöglicht Kosten- und Zeiteinsparungen.
