CellMech - Untersuchung der Enzymmechanismen zur gänzlichen Hydrolyse von Zellulosematerialien

Das Projekt beschäftigt sich mit der Aufklärung der Mechanismen von Enzymen die Zellulose abbauen mit dem Ziel des Totalabbaus der Zellulose, die in Prozessströmen oder als Abfall anfallen. Dabei soll die daraus gewonnene Glucose, die aus Verbundmaterialien und Abfällen gewonnen wird in einer Bioraffinerie zu wertvollen Chemikalien und Detergenzien umgewandelt werden. Zellulose ist das meistverbreitete biologisch abbaubare Polymer mit einer jährlichen Produktion von ca. 1.5 · 1011 Tonnen. Neben dem Einsatz von Zellulose als Baumaterial werden Zellulosefasern auch als Rohmaterial für die Zellstoff- und Papierindustrie sowie der Textilindustrie genutzt. Ein großer Teil von Abfall wie z.B. Verpackungen oder Textilien enthält noch Zellulose, die in einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Art verarbeitet werden muss. Besonders Verbundmaterialien wie Getränkeverpackungen (enthalten Papier, Aluminium und synthetische Polymere) oder Textilien (Mischungen aus Baumwolle/Polyester) sind eine Herausforderung für das klassische Recycling. Daher ist es von höchster Bedeutung die Funktion und die Mechanismen der Enzyme, die Zellulose von industriellen Nebenströmen zu Glucose abbauen können, zu verstehen und dadurch das Recycling wettbewerbsfähig zur klassischen Verbrennung zu machen. Besonders die Rolle der nicht-spezifischen Bindung von Enzymen sowie inhibierender Begleitstoffe muss untersucht werden. Zellulasen und Polysaccharid-Monooxygenasen können zum kompletten Abbau von Zellulosefasern zu deren monomeren Bestandteilen verwendet werden und sind deshalb vom besonderen Interesse. All diese Enzyme haben Bindungsmodule, die die Enzyme an die Zellulose binden, aber auch zu nicht-spezifischen Bindungen an andere Komponenten in Verbundmaterialien führen können. Die gewonnene Glucose kann wieder für die Produktion neuer Produkte genutzt werden wie z.B. für Chemikalien, Medikamente oder Bioethanol. Am Ende soll eine voll-integrierte Bioraffinerie etabliert werden, die keine Abfallströme mehr aufweist.