Im Projekt „GreenProScale – Prozessintegration und Scale-Up einer Grünschnitt-Bioraffinerie unter Berücksichtigung der Robustheit des Systems“ wird die effiziente biotechnologische Nutzung schwach verholzter Biomasse im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft untersucht.

Dieses Vorhaben baut dabei auf den Ergebnissen des Projekts GreenToGreen – kommunaler Grünschnitt als Basis für eine grüne Chemie auf. Hier wurde die Nutzung von Presssaft aus Grünschnitt als Fermentationsmedium für unterschiedliche Organismen etabliert. Im Rahmen des Projekts „GreenProScale“ werden die im Labormaßstab etablierte Prozesse zur Gewinnung von Enzymen und zur fermentativen Produktion von Plattformchemikalien in den Technikumsmaßstab übertragen.

Ausgangsmaterial des Projekts ist schwach verholzte Biomasse. Aus dieser werden Presssäfte gewonnen, welche als nachhaltiges Substrat für Fermentationen und zur Enzymgewinnung eingesetzt werden. Im Fokus stehen dabei die Kultivierungen von Cupriavidus necator, Clostridien und Ustilago maydis für die Produktion von Humulen, Buttersäure und Itaconsäure. Ein weiteres interessantes Forschungsgebiet betrifft die Gewinnung Peroxidasen, welche für die Umsetzung von Phenolen von Bedeutung sind. Besonders vielversprechend ist dabei die potenzielle Anwendung dieser Technologien in der Abwasserreinigung, was einen zusätzlichen ökologischen Nutzen mit sich bringen könnte. Der zentrale Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Identifizierung kritischer Scale-Up-Parameter sowohl bei der Presssaftproduktion als auch bei den Kultivierungen und der Enzymgewinnung. Erst nachdem diese Parameter bekannt sind, kann eine erfolgreiche Skalierung auf einen 30-Liter-Maßstab erfolgen. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Robustheit des biotechnologischen Systems gelegt. Robustheit bedeutet in diesem Zusammenhang, dass diese Schwankungen möglichst geringe negative Auswirkungen auf die resultierende Quantität und Qualität der Produkte haben sollten. Da sich hier die Schwankungen in der Zusammensatzung der Ausgangsmaterialien nicht vermeiden lassen, müssen diese bei der Prozessentwicklung unabdingbar berücksichtigt werden. Die Nutzung von Presssäften als energieeffizientes Substrat bildet hierbei die Grundlage für die Realisierung einer zukunftsfähigen, ressourcenschonenden und nachhaltigen Biotechnologie.