ELF4GREEN - Elektrofermentation als fortschrittliches Tool für die zielorientierte Bioproduktion grüner Kraftstoffe und Chemikalien

Das Projekt ELF4GREEN befasst sich mit einem fortschrittlichen Biokonversionskonzept zur Herstellung grüner Kraftstoffe und Chemikalien, bei dem Elektrofermentation als Schlüsseltechnologie eingesetzt wird. In der zukünftigen Kreislaufwirtschaft werden Bioraffinerien für die Bereitstellung von Chemikalien und Kraftstoffen auf Basis erneuerbarer Rohstoffe verantwortlich sein. Eine zentrale Voraussetzung dafür ist die Versorgung mit kostengünstigen Rohstoffen, die für eine großtechnische Produktion zuverlässig verfügbar sind. Ein naheliegender Ansatz ist die Nutzung von Abfallmaterialien. Bioabfälle und Reststoffe sind in der EU derzeit kostengünstig und weit verbreitet, ihre Nutzung erfordert jedoch erhebliche technologische Innovationen – insbesondere, um Schwankungen in der Rohstoffqualität zu bewältigen. Im Rahmen von ELF4GREEN werden fortgeschrittene Fermentationskonzepte untersucht, wobei der Schwerpunkt insbesondere auf der Verwendung solcher Abfallmaterialien liegt – sowohl in Form flüssiger Abfälle als auch schwer abbaubarer organischer Reststofffraktionen (z. B. gemischter Kunststoffabfall). Die zentrale Technologie hierfür ist eine aufstrebende High-End-Fermentationstechnologie: die Elektrofermentation. Diese Technik basiert auf elektroaktiven Mikroorganismen, die über die einzigartige Fähigkeit verfügen, Elektronen durch ihre Zellmembran zu transportieren und extrazellulär an eine in das Medium eingetauchte Elektrode abzugeben oder von ihr aufzunehmen. Der angelegte elektrische Strom ermöglicht es, metabolische Reaktionen gezielt zu beeinflussen und umzulenken und dadurch das entstehende Produktmuster zu verändern. Für die Behandlung trockener und schwer biologisch abbaubarer Materialien – z. B. kommunaler Abfall, gemischter Kunststoffabfall oder Holzreste – wird diese Schlüsseltechnologie mit Vergasung und Synthesegas-Fermentation kombiniert. Leichter biologisch umsetzbare Substrate werden hingegen mittels saurer Fermentation behandelt. In beiden Ansätzen werden die entstehenden Zwischenmetabolite durch maßgeschneiderte, elektrogestützte Fermentationstechnologien weiter aufgewertet, um die Endprodukte zu gewinnen.