Die Reduzierung von CO₂-Emissionen ist eine der wichtigsten Herausforderungen unserer Zeit, um die Auswirkungen des Klimawandels zu mindern. Die mikrobielle Nutzung von CO₂-haltigen Synthesegasen, die bei vielen industriellen Prozessen als Nebenprodukte entstehen, stellt eine ökologisch nachhaltige Lösung zur Stoffproduktion ohne fossile Rohstoffe dar.

Acetogene Mikroorganismen wie Clostridium carboxidivorans können Synthesegase in organische Säuren und Alkohole umwandeln, wobei jedoch nur geringe Mengen an längerkettigen Säuren und Alkoholen produziert werden, die wirtschaftlich interessanter sind. Um längerkettige Fermentationsprodukte zu erzeugen, kann das anaerobe Bakterium Clostridium kluyveri hinzugezogen werden, welches aus Ethanol und Acetat insbesondere Butyrat, Hexanoat und geringe Mengen an Octanoat bilden kann (Kettenverlängerung). In Kokultivierungen dieser beiden Mikroorganismen mit CO-haltigem Synthesegas konnten wir bereits zeigen, dass darüber hinaus die bei der Kettenverlängerung gebildeten organischen Säuren vom Gasfermentierer zu den korrespondierenden Alkoholen reduziert werden können.

Allerdings stellten sich hohe CO-Partialdrücke, die für den acetogenen Mikroorganismus notwendig sind, als eine kritische Prozessvariable heraus, da bereits geringe Mengen an CO das Wachstum von Clostridium kluyveri hemmen. Hier setzt dieses Forschungsvorhaben an: Mit Hilfe der adaptiven Laborevolution (ALE) sollen zunächst Clostridium kluyveri Stämme erzeugt werden, die auch bei hohen CO-Partialdrücken wachsen können. Die so erzeugten genetischen Veränderungen sollen über Genomsequenzierung identifiziert und vom Projektpartner über Reverse Engineering in den Ursprungsstamm übertragen werden. Die neuen Clostridium kluyveri Stämme werden nachfolgend in Gasfermentationsprozessen in synthetischer Kokultur mit Clostridium carboxidivorans eingesetzt, um hohe Konzentrationen an langkettigen Alkoholen aus Synthesegasen effizient erzeugen zu können.