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2013|14 Jahresbericht Fraunhofer IGB

125 Dipl.-Ing. Matthias Stier Telefon +49 711 970-4075 matthias.stier@igb.fraunhofer.de Prof. Dr. Dieter Bryniok Telefon +49 711 970-4211 dieter.bryniok@igb.fraunhofer.de Kontakt Förderung Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »ECOX – Enzymatisch- chemokatalytische Oxidationskaskaden in der Gasphase«, Förder­kennzeichen 031A168A. Projektpartner Leibniz-Institut für Katalyse an der Universität Rostock LIKAT, Rostock  |  Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Pharmazie, Arbeitsgruppe Aufarbeitung biotechnischer Produkte, Halle Automatisierte Versuchsanlage für Gasphasenreaktionen Für die verfahrenstechnische Entwicklung wurde eine vollau- tomatisierte Versuchsanlage für Gasphasenreaktionen kon­ struiert und aufgebaut, in der die Temperatur und der Druck exakt gesteuert werden können. Die Konzentrationen sowohl des Substrats Formaldehyd als auch der Produkte wird mit ei- nem Online-Massenspektrometer gemessen. Durch ein spe- zielles Membranmodul ist es möglich, alle Komponenten der Reaktion sowohl in der wässrigen Phase als auch in der Gas- phase mit einer Ansprechzeit im Sekundenbereich simultan zu messen (Abb. 4). Erste Versuche zeigten, dass mit dieser Me- thode eine vollständige Bilanzierung der Dismutase-Reaktion zuverlässig möglich ist. Ausblick Die Aufarbeitung der Formaldehyd-Dismutase und ihre Im- mobilisierung auf Trägermaterialien verliefen erfolgreich, das immobilisierte Enzym zeigt sehr hohe Enzymaktivitäten. Dies und die funktionsfähige Versuchsanlage mit Online-Massen- spektrometrie sind hervorragende Voraussetzungen für die Entwicklung eines enzymtechnischen Prozesses. Der nächste Schritt im Forschungsprojekt ist die kontinuierli- che Produktion von Methanol und Ameisensäure mit der im- mobilisierten Formaldehyd-Dismutase in der Versuchsanlage. In der darauffolgenden Projektphase folgt die Kopplung des enzymtechnischen Prozesses mit dem chemokatalytischen Prozess zur Herstellung von Formaldehyd aus Biogas. Der technische Prozess zur Herstellung von Methanol und Ameisensäure aus Biogas ist darüber hinaus ein Modellfall für weitere enzymtechnische Prozesse mit gasförmigen Substra- ten an der Gasphase und in Kombination mit chemokatalyti- schen Reaktionen. Damit stellt er einen wichtigen Schritt hin zur stofflichen Verwertung biogener Materialien über gasför- mige Zwischenprodukte wie Biogas oder Synthesegas dar. 1 Kombinierter chemokatalytisch-enzymatischer Pro- zess zur Herstellung von Methanol und Ameisensäure aus Biogas. 2 Online-Massenspektrometer. 3 Druck-Enzymreaktor. 4 Simultane Messung des Eduktes (Formaldehyd) und der Produkte (Methanol, Ameisensäure, Methylfor- miat) der dismutasekatalysierten Reaktion. 432 Konzentration[g / l] Zeit [d] 8 8 6 6 4 4 2 2 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000 9000 16 16 14 14 10 10 12 12 20 20 Methanol Formaldehyd 18 18 Methylformiatkonzentration[mg / l] Ameisensäure Methylformiat

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