Hexanoatherstellung aus Kohlenstoffdioxid mit synthetischen Mischkulturen

(M.Sc. Anna Stock)

Um nachhaltiges Wirtschaften zu ermöglichen bedarf es an Unabhängigkeit von fossilen Roh- und Brennstoffen. Die Wiederverwendung von CO2 als Kohlenstoffquelle zur Herstellung organischer Stoffe stellt einen Ansatz dar, um die Emissionen klimaschädlicher Gase zu reduzieren.  

Autotroph wachsende, acetogene Bakterien sind in der Lage, aus CO2 und H2 Essigsäure zu bilden. Acetobacterium woodii ist das bis heute effizienteste bekannte acetogene Bakterium zur Herstellung von Acetat aus CO2 und H2 (Gasfermentation). Die Produktion längerkettiger organischer Säuren mit höherer Wertschöpfung wie Buttersäure oder Hexansäure kann mithilfe  anderer anaerober Bakterien, sogenannter ‚Kettenverlängerer‘, in Mischkultur,  erfolgen. Ein Beispiel dafür ist das anaerobe Bakterium Clostridium drakei, das allerdings nur Milchsäure (und nicht Essigsäure) zu Hexansäure umsetzen kann. Daher wurde Acetobacterium woodii beim Kooperationspartner an der Universität Ulm (Frank Bengelsdorf, Lehrstuhl für Mikrobiologie und Biotechnologie) genetisch so verändert, dass dieses nun fähig ist,  auch Milchsäure aus CO2 und H2 herzustellen. In früheren Forschungsarbeiten wurde bereits gezeigt, dass Hexanoat in einer definierten Mischkultur von Acetobacterium woodii und Clostridium drakei gebildet werden kann (proof-of-concept).

Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens in enger Kooperation mit der Universität Ulm ist die Etablierung einer optimalen synthetischen Mischkultur von weiter genetisch verbessertem Acetobacterium woodii und Clostridium drakei in kontrollierten, kontinuierlich begasten Bioreaktoren, um so die effiziente Produktion von Hexanoat aus CO2 und H2 in einem Reaktor bei minimierter Nebenproduktbildung zu ermöglichen.