E-Kat-Bio – Extremophile Kathodenbiofilme als Power-to-X Biokatalysatoren

  • Ansprechpartner:

    Harald Horn

  • Projektgruppe:

    Prof. J. Gescher  (Koordinator)
    Prof. H. Horn (Kooperationspartner)

  • Förderung:

    Umweltforschung Baden-Württemberg,
    BWPLUS – Baden-Württemberg Programm, Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung

  • Starttermin:

    2018

  • Endtermin:

    2020

Projektbeschreibung

Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes ist die Produktion von Plattformchemikalien aus CO2, getrieben über den Prozess der mikrobiellen Elektrosynthese. Dafür soll ein Biofilm auf einer Kathodenoberfläche angezogen werden, der aus zwei thermoazidophilen Organismen besteht. Der Primärorganismus nutzt Kohlenstoffdioxid und Elektronen als Kohlenstoff und Energiequelle und produziert daraus Bioplastik (Polyhydroxybuttersäure) und Biomasse. Der zweite Organismus soll diese Komponenten verwerten und daraus Plattformchemikalien produzieren.
Der CO2 fixierende Primärorganismus gehört zur Gruppe der Knallgasbakterien und wurde von uns in einem Zeitraum von 3 Jahren aus einem Elektrosynthesereaktor isoliert, den wir mit Proben von Geothermalgebieten inokuliert haben. In einem bis zum 30.09.2019 laufenden BMBF-Projekt haben wir die Möglichkeit erhalten, diesen Organismus genau zu studieren und einen Prozess um diesen Biokatalysator herum aufzubauen. Wir können das Wachstum des Biofilms auf der Kathodenoberfläche bis zu einer Dicke von ca. 200 µm zeigen. Darüber hinaus ist das Wachstum vermutlich limitiert durch die Verfügbarkeit von Elektronen. Zusammen mit der EnBW möchten wir im letzten Drittel des Projektes zeigen, dass der Organismus auch Rauchgas aus dem Rheinhafenkraftwerk Karlsruhe als Kohlenstoffquelle nutzen kann. Für diesen Organismus bauen wir momentan ein genetisches System auf.
Im Rahmen dieses Projektes möchten wir einen zweiten Organismus in den Biofilm einpflegen, der Polyhydroxybuttersäure und Biomasse als Substrat benutzt und daraus als Proof Of Principle die Plattformchemikalie Acetoin produziert.