19.01.2023 - University of Queensland

Schnellere Umwandlung von Zucker in Treibstoff

"Wir stehen erst am Anfang eines sehr spannenden Zeitalters in diesem Bereich"

Forscher der University of Queensland haben einen Weg gefunden, Zuckerrohr effizienter in einen Baustein für Flugkraftstoff und andere Produkte umzuwandeln.

Ein Team der UQ, das mit der Technischen Universität München (TUM) zusammenarbeitet, hat den langsamsten Schritt bei der Verarbeitung von Zucker zu einer Chemikalie namens Isobutanol beschleunigt, indem es sich auf ein bestimmtes Enzym konzentrierte.

Professor Gary Schenk von der School of Chemistry and Molecular Biosciences der UQ sagte, dass Isobutanol aus einer erneuerbaren Ressource zur Herstellung von Kraftstoffen, Kunststoffen, Gummi und Lebensmittelzusatzstoffen verwendet werden könnte.

"Unsere Forschung an diesem speziellen Enzym bedeutet, dass wir die Produktionsrate und die Ausbeute von Isobutanol aus Zuckerrohr beschleunigen können, was es Bioproduzenten letztendlich ermöglicht, verschiedene Produkte in großem Maßstab nachhaltig und effizient herzustellen", so Professor Schenk.

"Normalerweise werden bei einem Bioproduktionsprozess Zellen wie Hefen als Produktionsplattform verwendet, aber in unserer Forschung wurde nur eine kleine Anzahl eines zuckersäurespezifischen Dehydratase-Enzyms eingesetzt.

"Dadurch, dass die zuckerumwandelnden Enzyme außerhalb einer zellulären Umgebung arbeiten, konnten wir viele der Fallstricke der herkömmlichen zellbasierten Bioproduktionsverfahren umgehen.

"Dies hat zu einer wesentlich höheren Ausbeute an Isobutanol mit weniger unerwünschten Nebenprodukten geführt.

Bei der zellbasierten Produktion von Isobutanol aus Zucker entstehen etwa 25 Gramm pro Liter flüssiger Zellkultur, doch in der UQ-Studie wurde mit der zellfreien Methode mindestens die zehnfache Menge produziert.

"Die zellfreie Methode gibt den Bioproduzenten mehr Kontrolle und führt zu viel höheren Erträgen, was eine höhere Investitionsrendite und ein nachhaltigeres Produkt bedeutet - eine Win-Win-Situation", sagte Professor Schenk.

"Eine Einschränkung bei der Herstellung von Massenprodukten wie Flugkraftstoff mit einem zellfreien Verfahren war die Verfügbarkeit einer ausreichenden Anzahl von Enzymen, aber die Entwicklungen in der Enzymtechnik und -produktion bedeuten, dass eine Produktion in großem Maßstab jetzt möglich ist.

"Wir stehen erst am Anfang eines sehr aufregenden Zeitalters in diesem Bereich".

Professor Damian Hine von der Queensland Alliance for Agriculture and Food Alliance der UQ sagte, die Forschung beweise das enorme Potenzial der zellfreien Bioproduktion.

"Während es bei der Herstellung von Enzymen kommerzielle Beschränkungen gab, haben wir jetzt genügend Beweise, um zu zeigen, dass die Herstellung in großem Maßstab mit dem zellfreien Enzymverfahren kommerziell machbar ist und eine wichtige Rolle in der zukünftigen Bioproduktion spielen sollte", sagte er.

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