Promotion von Jens Weiermüller

Herr M.Sc. Jens Weiermüller hat erfolgreich seine Promotion zum Dr.-Ing. mit dem Thema "Prozessintensivierung auf Basis nachwachsender Rohstoffe" abgeschlossen. Die BioVT wünscht ihm viel Erfolg im weiteren Lebensweg!

Die ganzheitliche stoffliche Verwertung von Biertreber in Bioraffinerieprozessen, mit dem Ziel der Itaconsäureproduktion, bietet eine alternative Nutzungsmöglichkeit für diesen industriellen Nebenproduktstrom. Dabei stellt Itaconsäure ein nachhaltiges Substitut für beispielsweise erdölbasierte Acrylsäure dar. Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt in der Entwicklung und Etablierung geeigneter mechanischer, hydrothermaler und enzymatischer Vorbehandlungsmethoden, um zuckerreiche Hydrolysate zu Fermentationszwecken bereitzustellen. Die Optimierung der Einflussgrößen auf die hydrothermale Vorbehandlung erfolgte im Rahmen statistischer Versuchsplanung. Dadurch wurden mittels der kombinierten Vorbehandlung, bestehend aus mechanischem Abpressen und anschließender Organosolv Behandlung, im enzymatischen Schritt Ausbeuten von bis zu 66 % bezüglich Glucose und 70 % bezüglich Xylose erzielt. Zur anschließenden fermentativen Herstellung von Itaconsäure wurde ein Produktionsprozess mit dem Organismus Ustilago maydis und den zuckerreichen Biertreberhydrolysaten als Fermentationsmedium etabliert. Dabei konnten Ausbeutesteigerungen von bis zu 52 % auf 0,38 g_Ita·g_Zucker^‑1, verglichen einer Referenz in Standardmedium, erzielt werden. Als produktbildungslimitierender Faktor wurde bei der Herstellung von Itaconsäure mit biertreberbasierten Fermentationsmedien in Konzentrationen von bis zu 9,4 g·L^‑1, die Menge an bereitgestelltem Kohlenstoff identifiziert. Des Weiteren konnte durch Variation der Prozessführung unter anderem die Option der simultanen Verzuckerung und Fermentation von hydrothermal vorbehandeltem Biertreber mit U. maydis erfolgreich demonstriert werden. Abschließend erfolgte eine ökonomische Betrachtung und Diskussion des gesamten entwickelten Bioraffinerieprozesses anhand einer Stoffstromsimulation. Dabei zeigte sich, dass neben der Erhöhung der Ausbeute auch die Materialkosten deutlich gesenkt werden müssen, um ein wirtschaftlich tragfähiges Verfahren zu entwickeln.