Reaktionstechnische Untersuchungen von Clostridium acetobutylicum Stämmen zur Butanolgärung in Rührkesselreaktoren

Michael Schmidt, Dissertation Technische Universität München, 2013

Butanol zeichnet sich als Biokraftstoff durch verbesserte physikalische Eigenschaften und einen höheren Energiegehalt im Vergleich zu Ethanol aus. Butanol kann fermentativ aus nachwachsenden Rohstoffen mit dem strikt anaeroben Bakterium Clostridium acetobutylicum erzeugt werden. Um verschiedene rekombinante Clostridium acetobutylicum Stämme vergleichend zum Wildtypstamm unter exakt definierten Bedingungen reaktionstechnisch charakterisieren zu können, wurde ein skalierbares Referenzverfahren für Rührkesselreaktoren entwickelt und 48 parallel betreibbare Rührkesselreaktoren im Millilitermaßstab anaerob nutzbar gemacht. Es konnte gezeigt werden, dass rekombinante Stämme mit überexprimierten Schlüsselenzymen des Zentralstoffwechsels unter geeigneten Reaktionsbedingungen eine fast 5-fach höhere volumetrische Produktivität im einfachen Satzverfahren bei über 50 % molarer Butanolselektivität bezogen auf Glucose ermöglichten.

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Publikationen

• Janzen N, Schmidt M, Krause C, Weuster-Botz D (2015): Evaluation of fluorimetric pH-sensors for bioprocess monitoring at low pH. Bioproc Biosys Eng 38: 1685-1692.
• Schmidt M, Weuster-Botz D (2012): Reaction engineering studies of acetone-butanol-ethanol fermentation with Clostridium acetobutylicum. Biotechnol J 7: 656-661.
• Lehmann D, Hönicke D, Ehrenreich A, Schmidt M, Weuster-Botz D, Bahl H, Lütke-Eversloh T (2012): Modifying the product pattern of Clostridium acetobutylicum: Physiological effects of disrupting the acetate and acetone formation pathways. Appl Microbiol Biotechnol 94: 743-754.