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Electrobiocatalytic cascade for bulk reduction of CO2 to CO coupled to fermentative production of high value diamine monomers

Description du projet

Transformer les gaz à effet de serre en trésors chimiques

Dans un monde en proie à des crises environnementales multiples, l’accès à des produits chimiques plateformes durables constitue un défi pressant. La demande de produits chimiques dérivés du CO2 et de l’azote continue de croître, ce qui exige des solutions innovantes. Dans cette optique, le projet ECOMO, financé par le CEI, associe la bioélectrocatalyse, les matériaux biohybrides et d’autres éléments pour transformer le CO2 en produits chimiques de grande valeur, offrant ainsi une bouée de sauvetage à nos industries. Son innovation clé réside dans l’exploitation des catalyseurs naturels (enzymes et cellules microbiennes) pour la biotransformation. Ces minuscules centrales électriques fonctionnent avec une efficacité atomique exceptionnelle et offrent des processus respectueux de l’environnement. ECOMO permet notamment une compatibilité totale entre les processus électrochimiques et biocatalytiques en produisant du CO à partir du CO2 par transfert d’électrons. Ciblant la production de monomères de diamine de grande valeur, ECOMO ouvre la voie à des matériaux polymères durables.

Objectif

The access to platform chemicals made of CO2 and nitrogen sources as starting materials via sustainable processes requires radical innovations. Driven by the global need of existing and growing markets, combined technologies that make use of renewable energy and the greenhouse gas CO2, and the use of nature’s catalysts such as enzymes and microbial cells through biotransformation steps are expected to have a game changing impact. Such catalysts can operate at ambient conditions at high atom efficiency through environmentally and energetically friendly processes. In this context ECOMO unites bioelectrocatalysis, biohybrid materials sciences, organic synthesis, technical microbiology, and process engineering for CO gas fermentation to acetate and a subsequent production of diamines. The fermentation steps will be achieved by specifically engineered microbial strains using CO as both the carbon source and energy carrier. As core novelty, the CO will be produced in situ apart from the electrode in the bulk solution from CO2 through a mediated electron transfer to free floating beads where CO-dehydrogenase is immobilized within the acetate forming bacterial cell culture. This will enable for the first time, full compatibility between electrochemical and biocatalytic processes. The synthetic aim is to yield high value-added diamine monomers as building blocks for established classes of polymeric materials. ECOMO will establish new bio based and biohybrid modules that will be directly compatible with the existing bioreactor infrastructure for the producing of specialty chemicals directly from CO2. By achieving the production of diamines as a proof-of-concept, ECOMO will foster further diversification to many other products made from CO2 and thus enhances the synthetic availability of needed building blocks for the chemical industry. The decoupling from fossil-sourced energy and raw materials underpin the timeliness of ECOMO.

Mots‑clés

Régime de financement

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

Coordinateur

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contribution nette de l'UE
€ 1 223 047,50
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Allemagne

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Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 230 547,50

Participants (4)