Bioökonomie International 2019: BURPED Wasserstoffbildung unter Verwendung rekombinanter Parageobacillus Prozessoptimierung und Aufarbeitung.

Wasserstoffgas ist der Schlüssel zu vielen industriellen Prozessen und wird als alternativer Energieträger bevorzugt. Die derzeitigen industriellen Ansätze für die H2-Produktion sind teuer, oft nicht nachhaltig oder umweltschädlich. Biologische Strategien können diese Probleme umgehen. In dem Vorhaben soll durch Einsatz anaerober, Kohlenmonoxid oxidierender, wasserstoffbildender Bakterien, die CO in Synthese- (Syngas) und Abgasen über die Wasser-Gas-Shift (WGS)-Reaktion unter Verwendung des CO-Dehydrogenase-Hydrogenase-Enzymkomplexes (CODH-Hyd) effektiv in H2 umgewandelt werden. In diesem Projekt wird der thermophile Parageobacillus thermoglucosidasius verwendet, der in einer WGS-Reaktion H2 unter äquimolaren Verbrauch von CO produzieret. Dieses Bakterium ist ein fakultativer Anaerobier und als solcher ein idealer Kandidat für die kommerzielle Wasserstoffproduktion, da ein solcher Prozess ohne die vorherige Entfernung von Restsauerstoff im Substratgas auskommt. Verunreinigungen mit O2 schränken die Verwendung solcher Gase in der Synthesgasfermentation und Wasserstoffbildung mit strikt anaeroben acetogenen oder CO-oxidierende Wasserstoffbildnern ein. In diesem Vorhaben soll ein Verfahren zur kontinuierlichen Produktion von reinem Wasserstoff auf Basis von CO-haltigen Abgasen mit genetisch optimierten Stämmen sowie eine zweiphasige mikrobielle Brennstoffzelle entwickelt werden. Dazu wird die Fermentation in einen kontinuierlich betrieben Reaktor hochskaliert, der Prozess hinsichtlich H2-Ausbeute und Dauer der prähydrogenogenen Verzögerungsphase optimiert. Ein Verfahren zur kontinuierlichen Aufarbeitung von hochreinem H2 mit Membrantechnologie wird entwickelt und in einer MFC genutzt. Das Metabolom und Transkriptom des Stammes werden charakterisiert um die Regulation der H2 Bildung zu Verstehen und eine gezielte genetische Optimierung des Stammes zu ermöglichen.