Synthesegas-Fermentation

Synthesegas-Fermentation, kurz auch Syngas-Fermentation, ist ein mikrobiologischer Prozess, bei dem ein Synthesegas aus Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H₂) und Kohlendioxid (CO₂) als Energiequelle für die Fermentation genutzt wird.^[1]

Durch die Stoffwechsel-Prozesse der eingesetzten Mikroorganismen können auf diese Weise Chemikalien gewonnen werden, die als Biokraftstoffe oder als Plattformchemikalien in der Chemischen Industrie eingesetzt werden können. Die Hauptprodukte dieses Prozesses umfassen Ethanol, Butanol, Essigsäure, Buttersäure und Methan^[2].

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^[3], Clostridium autoethanogenum^[4], Eubacterium limosum^[5], Clostridium carboxidivorans^[6], Peptostreptococcus productus^[7] und Butyribacterium methylotrophicum^[8].

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 die Wasserstoffanreicherung nicht notwendig ist^[2]. Nachteilig wirkt sich dagegen die Limitation der Gaszugabe in die Fermentationsbrühe^[8], die niedrige volumetrische Produktivität sowie die Inhibierung der Organismen durch höhere Produktkonzentrationen aus.^[1][2].

Belege

1. ↑ ^{a b} Brown, Robert F.: Biorenewable resources: engineering new products from agriculture. Ames, Iowa: Iowa State Press 2003, ISBN 0-8138-2263-7
2. ↑ ^{a b c} Worden, R.M., Bredwell, M.D., and Grethlein, A.J. (1997). Engineering issues in synthesis gas fermentations, Fuels and Chemicals from Biomass. Washington, DC: American Chemical Society, 321-335
3. ↑ Klasson, K.T., Ackerson, M. D., Clausen, E. C., and Gaddy, J.L. (1992). Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels. Enzyme and Microbial Technology, 14(8), 602-608.
4. ↑ Abrini, J., Naveau, H., and Nyns, E.J. (1994). Clostridium autoethanogenum, Sp-Nov, an Anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide. Archives of Microbiology, 161(4), 345-351.">
5. ↑ Chang, I. S., Kim, B. H., Lovitt, R. W., and Bang, J. S. (2001). Effect of CO partial pressure on cell-recycled continuous CO fermentation by Eubacterium limosum KIST612. Process Biochemistry, 37(4), 411-421..
6. ↑ Ahmed, A, and Lewis, R.S. (2007). Fermentation of biomass generated syngas:Effect of nitric oxide. Biotechnology and Bioengineering, 97(5), 1080-1086.
7. ↑ Misoph, M., and Drake, H.L. (1996). Effect of CO₂ on the fermentation capacities of the acetogen Peptostreptococus productus U-1. Journal of Bacteriology, 178(11), 3140-3145.
8. ↑ ^{a b} Henstra, A.M., Sipma, J., Reinzma, A., and Stams, A.J.M. (2007). Microbiology of synthesis gas fermentation for biofuel production. Current Opinion in Biotechnology, 18(3), 200-206