Bioökonomie International 2017: SupperC – Nachhaltige biobasierte Produktion von 1,3-Propandiol aus C5/C3-Quellen durch gentechnisch veränderte Clostridien

Das SupperC-Konsortium besteht aus drei Partnern der Universität São Paulo/Brasilien sowie dem Koordinator aus der Universität Ulm. Das gemeinsame Projekt fokussiert auf die nachhaltige, biobasierte Produktion des wichtigen Chemieprodukts 1,3-Propandiol (PDO) durch anaerobe Bakterien der Gattung Clostridien. Das im Projekt verfolgte Verfahren basiert auf der Nutzung zweier Substrate aus nachwachsenden Rohstoffen: Der C5-Fraktion aus der Lignocellulose-Hydrolyse und dem Glycerin (C3)-Abfall aus der Biodieselproduktion. Beide entstehen in großen Mengen sowohl in Deutschland als auch im Bundesstatt São Paulo in Brasilien. Die Nutzung der beiden verschiedenen Substratfraktionen wird ein Wachstum der Bakterien auf Pentosen (C5) unter Bildung von überschüssigen Reduktionsäquivalenten erlauben, die dann zur kompletten Umsetzung des Glycerins zu PDO genutzt werden. Dieses Verfahren ist erheblich effizienter als bekannte Glycerin-Fermentationswege, die 50 % des Glycerins oxidieren müssen, um ausreichend Reduktionsäquivalente für die Reduktion der anderen Hälfte des Glycerins zu PDO zu erhalten. Die zu konstruierenden Clostridium-Mutanten sollen ihre Fähigkeit zur Bildung von Alkoholen, Wasserstoff, Isopropanol und Lactat verlieren um die Produktivität weiter zu steigern. Eine Katabolit-Repression kann durch Inaktivierung des Regulators CcpA unterdrückt werden, umeine gleichzeitige Nutzung von Pentosen und Glycerin zu gewährleisten. Die verwendeten Clostridien besitzen eine Vitamin B12-unabhängige Glycerin-Dehydratase, die in einem weiteren Arbeitsprojekt durch eine B12-abhängige Glycerin-Dehydratase aus Klebsiella pneumoniae ersetzt werden soll. Abschließend soll auch getestet werden, ob erneuerbare Energie in Form eines bioelektrochemischen Verfahrens eingebracht werden kann. Dafür werden Wildtyp- und Mutanten-Stämme auf Elektroden immobilisiert und die entstandenen Biofilme auf Aufnahme und Umsetzung von Elektronen zur Bildung von PDO getestet.