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ePaper created 2017-03-14, 09:55:24 | version 1.49.03
CHEMIE UND PROZESSINDUSTRIE Vorbehand- lung Biomasse Neues Produktions- verfahren für Itaconsäure Itaconsäure- Kristalle Neues Produktions- verfahren für (cid:20)(cid:15)(cid:23)-Butandiol (cid:20)(cid:15)(cid:23)-Butandiol- Kristalle Einsatzgebiete Polyitaconsäure (cid:48)eth(cid:92)l-(cid:20)(cid:15)(cid:23)-Butandiol (cid:48)eth(cid:92)l-(cid:20)(cid:15)(cid:23)-Butandiamin Methyl-THF Methyl-GBL Methyl-NMP Methylpyrrolidin Methacrylsäure Polybutylen- und itacon- säurebasierte Diamine 1 PRODUKTION VON ITACONSÄURE – FERMENTATIVE HERSTELLUNG UND SCALE-UP Katja Pat z s ch, A nd y L es chnik, Ge org - Ullrich Geig er, Björn Vater, Sus anne Zib ek Ausgangsituation Europa bereitet sich auf die Umstellung von einer fossilen auf eine biobasierte Ökonomie vor. Aufgrund der umfassenden Möglichkeiten und der Komplexität wird erwartet, dass dieser Wandel mindestens ein bis zwei Jahrzehnte dauern wird. Die gegenwärtige Ausgangsposition für Europa bei der biotechnologischen Produktion wertvoller Chemikalien aus nachwachsender Biomasse ist sehr gut. So hat Europa eine führende Rolle im Bereich der Forschung innerhalb der industriellen (weißen) Biotechnologie. Darüber hinaus zeichnet sich Europa durch die globale Spitzenposition seiner Chemie- und Lebensmittelindustrie und die fortschrittliche logistische Infrastruktur aus. Dennoch besteht ein dringender Bedarf an der wirtschaftlichen Umsetzung der Forschungsergebnisse für industrielle Prozesse, um die Spitzenposition nicht an schneller agierende konkurrierende Ökonomien abzugeben. Projekt Bio-QED Vor diesem Hintergrund will das Konsortium des EU-geför- derten Projekts Bio-QED zeigen, dass biobasierte Basischemi- kalien wirtschaftlich und zugleich nachhaltig in industriellem Maßstab hergestellt werden können. Dies umfasst auch, sämtliche technische und wirtschaftliche Schlüsselparameter zusammenzustellen, die für Investitionsentscheidungen über die ersten industriellen Produktionsanlagen zur Herstellung der biobasierten Basischemikalien 1,4-Butandiol und Itacon- säure benötigt werden. Die Projektpartner decken die kom- plette Wertschöpfungskette für biobasiertes 1,4-Butandiol und biobasierte Itaconsäure ab (Abb. 1). Itaconsäure Itaconsäure ist eine wichtige Dicarbonsäure, die als Platt- formchemikalie, z. B. als Co-Monomer zur Synthese von Emulsionspolymeren, als Ersatz für petrochemisch hergestellte Acrylsäure oder zur Herstellung von Farben und Lacken sowie biologisch abbaubaren Polymeren in der Verpackungsindustrie verwendet werden kann. Die Produktion von Itaconsäure erfolgt biotechnologisch durch die Fermentation von Zucker- substraten mit dem Pilz Aspergillus terreus (Abb. 2). Fermentation von Itaconsäure Die Gruppe Industrielle Biotechnologie des Fraunhofer IGB be- schäftigt sich mit der Entwicklung von Fermentationsverfahren im Labormaßstab. Im Bio-QED-Projekt wurde zum einen die Sporengewinnung von Aspergillus terreus für die Produktions- vorbereitung untersucht und eine vereinfachte Vorbereitung erzielt, bei der das Pilzmyzel nicht mehr von den Sporen zur Inokulation abgetrennt werden muss. Ebenso wurden ver- schiedene Lagerparameter wie Temperatur, Salzkonzentration und die Zugabe von Glycerol für Sporen / Sporen-Myzel- Gemische untersucht. Vergleichend dazu fanden vorbereitend für die Skalierung in den industriellen Maßstab Untersuchun- gen zum Transfer von Biomasse im Verhältnis 1:10 in einer Wachstums-Kaskade statt. Weiterhin untersucht die Gruppe die Optimierung der Ita- consäure-Produktion. Dafür wird unter anderem der Einluss des pH-Wertes auf die Itaconsäure-Produktion betrachtet. In Experimenten im Schüttelkolbenmaßstab konnte eine inale Itaconsäure-Konzentration von 137 g / L bei einer Kultivie- rungszeit von 14 Tagen erzielt werden (Abb. 3). Dies wurde durch eine Anhebung des pH-Wertes erreicht, nachdem der 74