Entwicklung und mathematische Modellierung eines neuen Bioprozesses mittels einer definierten mikrobiellen Gemeinschaft

• Antragsteller: Professor Dr. An-Ping Zeng
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 52158978

Dieses Projekt verknüpft drei neue Aspekte für ein Ziel. Technologisch soll die Nutzung einer Mischkultur aus zwei definierten Spezies erforscht werden, um einen neuen Prozess, der eine effizientere Biokonversion von Glycerol zu 1.3-Propandiol zulässt, zu entwickeln. Letzteres stellt eine Substanz mit einer breiten Anwendung in der chemischen Industrie dar. Rohglycerol, ein Nebenprodukt der Biodieselproduktion, wird als Substrat von einem Glycerol gärenden Organismus benutzt. Methanol, eine toxische Substanz im Glycerolwasser, und Essigsäure, ein hemmendes Nebenprodukt der Glycerolfermentation, werden durch einen methanogenen Organismus zu Methan umgesetzt. Zur Untersuchung des Prozesses wird ein Zweikammer-Membran-Bioreaktor herangezogen. Im Hinblick auf die Biologie wird die Mischkultur als Modellsystem für eine minimale mikrobielle Gemeinschaft eingesetzt, um zelluläre Wechselwirkungen unter definierten Bedingungen quantitativ zu verstehen. Methodisch werden mathematische Modelle aufgestellt, um die Kinetik des Wachstums und den Metabolismus des methanogenen Organismus auf mehrfachen Substraten und der mikrobiellen Gemeinschaft zu beschreiben. Für ein grundlegendes Verständnis des Prozesses sollen metabolische Flüsse in den Mikroorganismen abgeschätzt werden. Metabolische Flüsse von mikrobiellen Gemeinschaften wurden selten erforscht, somit müssten die vorhandenen Methoden weiterentwickelt werden. Die Ergebnisse der Kinetik- und Flussanalyse sollen helfen, limitierende Schritte und Schlüsselparameter für die Entwicklung und Optimierung des neuen Bioprozesses zu erkennen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen