Hintergrund

Geringe Konzentrationen des industriellen Nebenproduktes und Treibhausgases Methan sind nicht effizient entsorgbar. Während hohe Konzentrationen verbrannt und so zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt wer­ den können, tragen Konzentrationen unter 10 Vol.- % zur Treibhausgas-Emission bei.

Zielstellung

Das methanotrophe Bakterium Methylotuvimicrobium a/ca/iphilum baut mit Hilfe einer membranständigen Methan-Monooxygenase Methan bis Atmosphärenniveau ab und nutzt es zur Synthese der Wertprodukte Ectoin bzw. 5-Hydroxyectoin [THP(A)]. So trägt es zur Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit entsprechender Gesamtprozesse bei. Ectoin und [THP(A)] sind Extremolyte des Bakteriums, die den osmotischen Stress hoher Salzkonzentrationenim Medium ausgleichen. Extrahiert und aufgereinigt finden die heterocyclischen Aminosäuren Anwendung in der Kosmetik oder als pharmakologische Inhaltsstoffe. Sie stabilisieren Makromoleküle und sind ein natürlicher Schutz gegen UV-Strahlung.

In Medien mit hohen Salzkonzentrationen produziert und akkumuliert das Bakterium Ectoin, worauf eine Extraktion in einem minimalsalzhaltigem Medium erfolgt (..bacterial milking"): das Ectoin wird von den Bakterien sekretiert, welches damit seine Osmolarität der Umgebung erneut angleicht. Die „gemolkenen" Zellen können wiederverwendet werden.

Ergebnisse

Es konnten maximale Methanabbauraten von 18,9 mg/ (Lh) in 4L-STR-Bioprozessen erreicht werden, wobei der Methangehalt damit von >15% auf -0,8 % reduziert wurde. Die Ausbeuten erreichten Werte von bis zu 42 mg/gBTS Ectoin und 7 mg/gBTS THP(A).