Biotechnische Herstellung von 1,3-Propandiol aus Glycerin mit immobilisierten Zellen von Clostridium butyricum NRRL B-1024 und thermophilen Mikroorganismen

Vor dem Hintergrund des steigenden Interesses an 1,3-Propandiol (PD) wurde die biotechnische Herstellung des Diols mit immobilisierten Zellen von Clostridium butyricum NRRL B-1024 und mit thermophilen Mikroorganismen untersucht. Die Immobilisierung der Clostridien sollte der Verfahrensvereinfachung und Rentabilitätssteigerung des Prozesses durch geringe Sterilitätsanforderungen, eine höhere Produktivität und einfachere Handhabung der Biomasse dienen. Durch Einsatz einer neuen Immobilisierungstechnik auf Basis von Polyvinylalkohol (PVA) Hydrogelen konnten die strikt anaeroben Clostridien auch unter aeroben Bedingungen mit hoher Überlebensrate immobilisiert werden. Der immobilisierte Biokatalysator wurde in Schüttelkolben- und Fermentationsexperimenten charakterisiert. In kontinuierlicher Fermentation wurde mit über 30 g PD je L und h die höchsten bislang publizierte Produktivität erzielt. Der Fermentationsprozess erwies sich als sehr robust. Trotz verschiedener Störungen konnte die kontinuierliche Kultivierung über mehr als 10 Wochen unter unsterilen Bedingungen betrieben werden. In einem ausgedehnten Screening von mehr als 120 Proben wurden thermophile PD-Bildner angereichert sowie anschließend isoliert und charakterisiert. Der leistungsfähigste Stamm wurde zusätzlich in freier und immobilisierter Form in batch-Fermentationen untersucht.