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Novel high-performance enzymes and micro-organisms for conversion of lignocellulosic biomass to bioethanol

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Eine neue Generation der Bioethanolherstellung

Die weltweit bestehenden Herausforderungen für den Energiesektor hängen mit dem Ausstoß von Treibhausgasen zusammen und verschärfen sich angesichts des weltweit wachsenden Energiebedarfs weiter. Eine umsetzbare Lösung dieses Problems besteht in der Verwendung erneuerbarer Energiequellen anstelle fossiler Brennstoffe.

Energie

Zunehmend wird Bioethanol als Fahrzeugkraftstoff verwendet. Mithilfe der ersten Generation dafür geeigneter Technologien wurde Bioethanol überwiegend aus Rohrzucker, Zuckerrüben und Maisstärke hergestellt. Die Grundlage der zweiten Generation der Biokraftstoffe ist meistens Lignocellulose, die aus land- und forstwirtschaftlichen Abfällen und Energiepflanzen gewonnen wird. Ziel des Projekts NEMO war die Entwicklung optimaler Technologien zur Herstellung dieser auf land- und forstwirtschaftlichen Abfallprodukten basierenden zweiten Generation der Biokraftstoffe. Der Schwerpunkt des Projekts lag zum einen darauf, Enzyme zu finden, die zur Hydrolyse von lignocellulosehaltigen Rohstoffen in der Lage sind, sowie zum anderen auf der Entwicklung von Hefesorten, die Pentose- und Hexosezucker fermentieren können. Mit einer Kombination verschiedener Strategien konnten die Forscher Enzyme bestimmen, die bei der Hydrolyse der sehr widerstandsfähigen Lignocellulose effizienter sind als die bisher verwendeten. Auch konnten sie zeigen, dass es möglich ist, mit Schlauchpilzen als Wirte viele dieser Enzymkulturen im industriellen Stil zu züchten. Die systematische Überprüfung und Erfassung von Hefestämmen unterschiedlicher natürlicher Umgebungen mündete schließlich in die Erstellung der NEMO-Datenbank, die mehr als 1.000 Hefezellstämme enthält. Forscher isolierten neue Stämme, denen Temperaturschwankungen weniger anhaben können und die auch sehr ethanolbeständig und osmotolerant sind. Die neuen Enzyme (zu denen auch irmeneigene von Industriepartnern des NEMO-Projekts gehören) und die neu hergestellten Hefestämme wurden unter verschiedenen Verarbeitungsbedingungen geprüft. Anhand der Verarbeitungsmodelle lässt sich absehen, dass die Verwendung der NEMO-Enzyme und Hefestämme zu verbesserter Effizienz, einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen und einem vermutlich niedrigeren Ethanolpreis führen werden. Die Verbreitung der Ergebnisse des NEMO-Projekts erfolgte über Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Fachzeitschriften sowie über Präsentationen und Plakate auf Konferenzen und anderen Veranstaltungen. Die für die Veröffentlichung der Ergebnisse zuständigen NEMO-Projektteilnehmer erstellten eine Datenbank, in der mehr als 1.600 jener Interessengruppen erfasst sind, für die die zweite Generation der Biokraftstoffe von Bedeutung ist. Im Rahmen des NEMO-Projekts konnten neue hochleistungsfähige Enzyme und widerstandsfähige Hefestämme entwickelt sowie die Umsetzbarkeit der zu deren Verarbeitung nötigen Prozesse nachgewiesen werden. Somit hat das Projektteam erfolgreich zur schnelleren Markteinführung einer neuen Generation von Biokraftstoffen beigetragen.

Schlüsselbegriffe

Bioethanol, Hefestämme, Lignocellulose, enzymatische Hydrolyse

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