VL 2 EtOH, ABE, Syngas

Question 1

Welche Zwischen- und Endprodukte entstehen bei der Ethanolfermentation aus Glukose?

Answer 1

Glukose -> Pyruvat -> Acetaldehyd -> Ethanol

Question 2

Was ist das Prinzip des ABE-Prozesses?

Answer 2

Clostridia-Spezies bilden in verschiedenen Phasen einer anaeroben Fermentation Butanol, Aceton und Ethanol im Verhältnis 6:3:1

Question 3

Was passiert während Azido- und Solventogenese?
Wie zieht Clostridia daraus einen Vorteil?

Answer 3

Azidogenese: Butyrat und Acetat werden im Verhältnis 2:1 gebildet, dabei wird ATP generiert
-> Säuren akkumulieren, was Bakterien allgemein abtöten würde
Solventogenese: Großteil der Säuren wird resorbiert und in Butanol und Aceton umgewandelt, dabei wird NAD+ regeneriert
-> immer noch toxisch, aber gibt Clostridia vmtl. mehr Zeit als umgebenden Spezies
-> danach Sporenbildung

Question 4

Welche Zwischen- und Endprodukte entstehen bei dem ABE-Prozess?

Answer 4

Azidogenese

Glukose -> Pyruvat -> Acetyl-CoA -> Acetat
Glukose -> Pyruvat -> Acetyl-CoA -> Acetoacetyl-CoA -> Butyryl-CoA -> Butyrat
Solventogenese

Glukose -> Pyruvat -> Acetyl-CoA -> Acetoacetyl-CoA -> Aceton
Glukose -> Pyruvat -> Acetyl-CoA -> Acetoacetyl-CoA -> Butyryl-CoA -> Butyraldehyde -> Butanol

Glukose -> Pyruvat -> Acetyl-CoA -> Acetaldehyd -> Ethanol

Question 5

Was sind die Gründe für den solvent shift?
Was sagt das über den industriellen Prozess aus?

Answer 5

• Zellhunger
• Übersäuerung (pH sinkt unter 4,5)
• Akkumulierung von Produkten oder Intermediaten
• schwache Energiebilanz (wenig ATP, NAD+)

–> Probleme, da: Prozessstabilität, inhomogene Synthese, Schwierigkeiten bei metabolic engineering

Question 6

Wie sieht der Produktionsprozess bei der alkoholischen Gärung aus? Welches Equipment wird für jeden Schritt benötigt?

Answer 6

1. Maischen mit einer Art Mühle; Mahlen + Zugabe von Enzymen zersetzt Stärke zu Zuckern
2. Fermentation im Bioreaktor; Zucker gärt zu Ethanol
3. Destillieren im Destillationstank
4. Processing in anderem Tank; weitere Aufreinigung des Ethanols

Question 7

Was sind die Ausgangs- und Endprodukte bei der Syngas-Fermentation?

Answer 7

CO2, CO, H2 -> Clostridia -> ABE and more

Question 8

Welche Ausgangsstoffe und Intermediate gibt es bei den beiden Zweigen der Syngas-Fermentation?

Answer 8

Carbonyl/ Western Branch: CO -> CO-R -> Acetyl-CoA-CO-CH3

Methyl/ Eastern Branch: CO2 -> CH3-R -> Acetyl-CoA-CO-CH3

Acetyl-CO-CH3 ist Ausgangsstoff für verschiedene Kohlenwasserstoffe in der weiteren Syngas-Fermentation; ABE etc.

Question 9

Wie läuft der Produktionsprozess der Syngas-Fermentation ab?

Answer 9

1. Substrat liegt als Gas vor oder wird durch Gasification in Gas überführt
2. Gaswäsche, da andere Gase wie NO2, H2S, SO2 inhibierend auf Enzyme des WLP wirken
3. Syngas-Fermentation im Bioreaktor durch MOs
4. Produktauftrennung in der Destillationssäule; Alkohole und Säuren trennen