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Entwicklung einer Hefe-Produktionsplattform für Laktat und Caseine gespeist durch CO2 und erneuerbare Energie

Zur nachhaltigen Produktion von Basischemikalien und Lebensmitteln sind zwei Voraussetzungen wesentlich: sie werden durch effiziente und umweltfreundliche Verfahren gewonnen und die verwendeten Rohstoffe sind dauerhaft, in nahezu unbegrenzter Menge, günstig verfügbar. Gleichzeitig muss die Nutzung der verfügbaren Agrarflächen möglichst effizient erfolgen. CO2, Wasser und regenerative Energien wie Wind- und Sonnenenergie sind annähernd die einzigen Quellen, die diesen Anspruch erfüllen und können damit als wesentliche Elemente für eine Defossilisierung der Wirtschaft und Nachfolge der Kohleindustrie im Rheinischen Revier betrachtet werden.  Die Verwendung möglichst effizienter (und damit ökonomischer) Verfahren und Technologien ist seit jeher ein Hauptziel der Industrie. Bei der CO2-Aktivierung sind chemische gegenüber biochemischen Verfahren hinsichtlich der energetischen Konservierung, der Reaktionsrate, des Reaktionsaufbaus und der Katalysatorstabilität meist vorteilhafter. So haben z.B. elektrochemische Verfahren gegenüber thermokatalytischen Verfahren den Vorteil, dass sie bereits bei Umgebungstemperaturen und -drücken hohe Umsätze zeigen, während thermokatalytischen Verfahren hohe Temperaturen und Drücke benötigen und damit weniger umweltfreundlich sind. Andererseits bieten biotechnologische gegenüber chemischen Verfahren wie der Fischer-Tropsch-Synthese hohe Umsatz-Effizienzen von bereits aktiviertem Kohlenstoff (z.B. Ameisensäure). Biotechnologische Zellfabriken zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie eine hohe Produktselektivität aufweisen, viele enzymatische Syntheseschritte innerhalb der Zelle aneinandergereiht sind, die Prozesse bei niedrigen Temperaturen und Drücken ablaufen und die Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen der Edukte generell geringer ist als bei chemischen Katalysatoren. In NEOFAB nutzen wir diese Prinzipien und kombinieren die jeweils effizientesten Prozessschritte: CO2 wird durch elektrochemische Konversion zu Ameisensäure reduziert, welche dann in einen Bioprozess mittels formatotropher Hefen hoch selektiv zu, Biopolymeren (hier Laktat) und Milchproteinen (hier Caseine) umgewandelt wird. Es handelt sich bei NEOFAB um eine Plattformtechnologie, die ähnlich wie Bier-Brauereien funktioniert, nur das als einziger Rohstoff anstatt von Zucker elektro-chemisch produzierte Ameisensäure verwendet wird und somit die Bioproduktion loslöst von Agrarflächen. Die vorgestellte Plattformtechnologie bietet ein großes Potential für das Rheinische Revier, um eine nachhaltige, grüne Transformation zu bewältigen und um neue Bio-High-Tech Arbeitsplätze bei Erhaltung der biologischen Diversität zu schaffen.
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