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2022-07-01T16:32:42Z

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'''Synthesegas-Fermentation''', kurz auch '''Syngas-Fermentation''', ist ein [[Mikrobiologie|mikrobiologischer]] Prozess, bei dem ein [[Synthesegas]] aus [[Kohlenmonoxid]] (CO), [[Wasserstoff]] (H2) und [[Kohlendioxid]] (CO2) als Energie- und [[Substrat (Biochemie)|Substrat]]<nowiki/>quelle für die [[Fermentation]] genutzt wird.<ref name="Brown">{{Literatur |Autor=Robert F. Brown |Titel=Biorenewable resources: engineering new products from agriculture |Verlag=Iowa State Press |Ort=Ames, Iowa |Datum=2003 |ISBN=0-8138-2263-7}}</ref>

Durch die [[Stoffwechsel]]-Prozesse der eingesetzten [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]] können auf diese Weise Chemikalien gewonnen werden, die als [[Biokraftstoff]]e oder als [[Plattformchemikalie]]n in der [[Chemische Industrie|Chemischen Industrie]] eingesetzt werden können. Die Hauptprodukte dieses Prozesses umfassen [[Ethanol]], [[Butanol]], [[Essigsäure]], [[Buttersäure]] und [[Methan]].<ref name="Worden">R. M. Worden, M. D. Bredwell, A. J. Grethlein: ''Engineering issues in synthesis gas fermentations.'' In: Badal C Saha (Hrsg.): ''Fuels and Chemicals from Biomass.'' American Chemical Society, Washington, DC 1997, ISBN 0-8412-3508-2, S. 321–335.</ref> Neuere Ansätze produzierten auch längerkettige organische Verbindungen wie [[Capronsäure|Caproat]], [[Hexanole|Hexanol]] oder [[1-Octanol|Octanol]].<ref>{{Literatur |Autor=Hanno Richter, Bastian Molitor, Martijn Diender, Diana Z. Sousa, Largus T. Angenent |Titel=A Narrow pH Range Supports Butanol, Hexanol, and Octanol Production from Syngas in a Continuous Co-culture of Clostridium ljungdahlii and Clostridium kluyveri with In-Line Product Extraction |Sammelwerk=Frontiers in Microbiology |Band=7 |Datum=2016 |DOI=10.3389/fmicb.2016.01773 |PMC=5099930 |PMID=27877166 |Seiten=1773}}</ref>

Es gibt eine Reihe von Mikroorganismen, die in der Lage sind, nutzbare Chemikalien und Kraftstoffe auf der Basis von Synthesegas zu produzieren, vor allem ''[[Clostridium ljungdahlii]]'',<ref name="Klasson">K. T. Klasson, M. D. Ackerson, E. C. Clausen, J. L. Gaddy: ''Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels.'' In: ''Enzyme and Microbial Technology.'' Band 14, Nr. 8, 1992, S. 602–608.</ref> ''[[Clostridium autoethanogenum]]'',<ref name="Abrini">J. Abrini, H. Naveau, E. J. Nyns: ''Clostridium autoethanogenum, Sp-Nov, an Anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide.'' In: ''Archives of Microbiology.'' Band 161, Nr. 4, 1994, S. 345–351.</ref> ''[[Eubacterium limosum]]'',<ref name="Chang">I. S. Chang, B. H. Kim, R. W. Lovitt, J. S. Bang: ''Effect of CO partial pressure on cell-recycled continuous CO fermentation by Eubacterium limosum KIST612.'' In: ''Process Biochemistry.'' Band 37, Nr. 4, 2001, S. 411–421.</ref> ''[[Clostridium carboxidivorans]]'',<ref name="Ahmed">A. Ahmed, R. S. Lewis: ''Fermentation of biomass generated syngas:Effect of nitric oxide.'' In: ''Biotechnology and Bioengineering.'' Band 97, Nr. 5, 2007, S. 1080–1086.</ref> ''[[Peptostreptococcus productus]]''<ref name="Misoph">M. Misoph, H. L. Drake: ''Effect of CO2 on the fermentation capacities of the acetogen Peptostreptococus productus U-1.'' In: ''Journal of Bacteriology.'' Band 178, Nr. 11, 1996, S. 3140–3145.</ref> und ''[[Butyribacterium methylotrophicum]]''.<ref name="Henstra">A. M. Henstra, J. Sipma, A. Reinzma, A. J. M. Stams: ''Microbiology of synthesis gas fermentation for biofuel production.'' In: ''Current Opinion in Biotechnology.'' Band 18, Nr. 3, 2007, S. 200–206.</ref>

Die Vorteile der Synthesegas-Fermentation gegenüber konventionellen chemischen Prozessen, beispielsweise der [[Fischer-Tropsch-Synthese]], liegen in den niedrigeren Prozesstemperaturen und -drücken und der Nutzbarkeit von Gasen mit höheren Schwefelgehalten sowie der Nutzbarkeit von unterschiedlichen Verhältnissen von Kohlenmonoxid und Wasserstoff im Synthesegas, wodurch Aufreinigungsschritte eingespart werden sowie eine Wasserstoffanreicherung nicht notwendig ist.<ref name="Worden" /> Nachteilig wirkt sich dagegen die Limitation der Gaszugabe in die Fermentationsbrühe,<ref name="Henstra" /> die niedrige [[Spezifische Produktleistung|volumetrische Produktivität]] sowie die [[Inhibitor|Inhibierung]] der Organismen durch höhere Produktkonzentrationen aus.<ref name="Brown" /><ref name="Worden" /> Um die genannten Nachteile auszugleichen oder die Herstellung von hochwertigeren Produkten möglich zu machen, bedienen sich Forschern des [[Metabolic Engineering]], womit sich beispielsweise Inhibierungen verringern oder Produktivitäten erhöhen lassen.<ref>{{Literatur |Autor=Chi Cheng, Weiming Li, Meng Lin, Shang-Tian Yang |Titel=Metabolic engineering of Clostridium carboxidivorans for enhanced ethanol and butanol production from syngas and glucose |Sammelwerk=Bioresource Technology |Band=284 |Datum=2019-07 |DOI=10.1016/j.biortech.2019.03.145 |PMID=30965197 |Seiten=415–423 }}</ref> Des Weiteren werden stetig Fortschritte im Bereich der Optimierung der Fermentationstechnik gemacht.<ref>{{Literatur |Autor=James J. Orgill, Mike C. Abboud, Hasan K. Atiyeh, Mamatha Devarapalli, Xiao Sun |Titel=Measurement and prediction of mass transfer coefficients for syngas constituents in a hollow fiber reactor |Sammelwerk=Bioresource Technology |Band=276 |Datum=2019-03-01 |DOI=10.1016/j.biortech.2018.12.092 |Seiten=1–7 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852418317632 |Abruf=2022-04-03}}</ref>

Ein Beispiel einer [[Pilotprojekt|Pilotanlage]] stellt die Kooperation des deutschen Chemiekonzerns [[BASF]] mit dem Synthesegas-Fermentationsspezialisten LanzaTech im Jahr 2021 dar. Ziel dieser Kooperation ist es die Kompetenzen beider Unternehmen zur Entwicklung eines Prozesses zur Nutzung von Abfallströmen, beispielsweise der [[Stahlindustrie]], zu nutzen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.basf.com/global/en/media/news-releases/2021/05/p-21-206.html |titel=LanzaTech and BASF achieve first milestone in utilizing industrial off-gases for chemical production |sprache=en-US |abruf=2022-04-03}}</ref>

== Belege ==
<references />

[[Kategorie:Fermentation]]
[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]

Synthesegas-Fermentation - Versionsgeschichte

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