BAYBIOTECH

RESSOURCENSCHONENDE BIOTECHNOLOGIE IN BAYERN

TP 6 Synthese von Biopolymeren aus Kohlendioxid

Arbeitsfeld:

Natürliches Poly((R)-3-hydroxybutyrat) (PHB) ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der aufgrund seiner Materialeigenschaften mit dem erdölbasierten, weit verbreiteten Kunststoff Polypropylen vergleichbar ist. Dadurch besitzt es ein hohes Potential für die großtechnische Nutzung wie z. B. für Verpackungs- und Beschichtungsanwendungen. Während des Projektes sollen neue Produktionswege, die auf der Kombination von chemischen und biotechnologischen Verfahren basieren, ausgehend von CO2, entwickelt werden. Ziel ist die Herstellung von (R)-isotaktisch-angereichertem PHB, da dieses Polymer die Bioabbaubarkeit bewahrt und zusätzlich einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine höhere Zug-Dehnung als natürliches PHB aufweist. Dieses Polymer soll dabei auf chemischem Weg über sogenannte Ringöffnungspolymerisation (ROP) aus racemischem β-Butyrolacton (BL) hergestellt werden. Außerdem sollen biokatalytische Verfahren untersucht werden, bei denen über eine Lipase-katalysierte kinetische Racematspaltung das Monomer (R)-BL bereitgestellt werden soll.

Bislang ist es im Projekt auf chemischer Seite gelungen, neue Seltenerdmetall-Katalysatoren zu synthetisieren, die aktiv in der ROP von racemischem β-Butyrolacton sind und die Taktizität des Polyhydroxybutyrats beeinflussen. Sie sind eine der ersten Katalysatoren, die in der Lage sind, isotaktisches und isotaktisch-angereichertes PHB zu produzieren.

Im biotechnologischen Teil des Projekts konnte die Lipase-katalysierte Hydrolyse von BL im Zweiphasensystem mit einer hohen (S)‑Selektivität durchgeführt werden. Hierbei konnte das (R)‑BL im Reaktionsansatz angereichert werden. Nachfolgenden Enzymreaktionen zeigen durch die Bildung von Aceton eine erfolgreiche Umwandlung des (S)-BL in der Enzymkaskade an. Durch diese Arbeiten soll (R)‑angereichertes BL für die Lipase‑katalysierte Ringöffnungspolymerisation zur Verfügung gestellt werden und eine Polymerisation zu (R)‑angereichertem PHB ermöglichen.

Projektpartner: