BOOST FUND 2.0 - Projekt SurfIn

Surface Active Biomolecules for the Chemical Industry

Zusammenfassung

Das Projekt SurfIn entwickelte nachhaltige Alternativen zu Tensiden auf fossiler Basis. Das Konsortium kombinierte mikrobielles Stamm-Engineering, Prozess- und Downstream-Entwicklung sowie Marktanalysen, um Produktions- und Anwendungsrouten für Serrawettin W1 und Liamocine zu etablieren. Genetische Werkzeuge ermöglichten eine verbesserte Serrawettin W1-Produktion in Pseudomonas putida. Bei den Liamocinen wurden durch gezieltes Stamm-Engineering und systematische Prozessoptimierung Titer und Substratausnutzung verbessert. Kultivierungsstrategien, einschließlich pH-Stat-Fermentationen und angepasster C/N-Verhältnisse, sowie Tests mit erneuerbaren Rohstoffen wie Acetat, Formiat, Glycerin, Ethanol und industriellen Nebenströmen ermöglichten einen robusten Produktionsprozess. Die Aktivität der Liamocine gegen Pflanzenkrankheitserreger wurde bestätigt. Der Grundsatzbeweis für die Verwendung von erneuerbaren Rohstoffen, einschließlich Polymerhydrolysaten, unterstrich das Potenzial von Kreislauf-prozessen. Liamocine wurden auf 75-Liter-Fermentationen hochskaliert und über eine chemisch-biotechnische Strategie in Polymerbausteine umgewandelt, was die Machbarkeit nachhaltiger Urethanmaterialien demonstrierte. Erste Anwendungsstudien zeigten vielversprechende Effekte im Pflanzenschutz, wobei die Ergebnisse die Grundlage für ein bevorstehendes Patent bilden.
Ergänzend zu diesen technischen Fortschritten analysierte SurfIn die industriellen und gesellschaftlichen Triebkräfte. Studien zum Patentportfolio zeigten ein zunehmendes, aber uneinheitliches Engagement, während Roadmaps die Eigenschaften von Biotensiden mit der Substitution fossiler Brennstoffe in Verbindung bringen. Fallstudien ergaben vielversprechende Kommerzialisierungswege, insbesondere für Liamocine in Haushalts- und Spezialitätenmärkten.

SurfIn hat seine Hauptziele erreicht, indem es die Machbarkeit neuartiger Biotenside bewiesen, das Anwendungspotenzial aufgezeigt und Vermarktungsstrategien skizziert hat. Verbleibende Heraus-forderungen bei der nachgeschalteten Verarbeitung und dem Scale-up werden die künftige Arbeit leiten, aber das Projekt hat Biotenside eindeutig als glaubwürdige, umweltfreundliche Alternativen für die chemische Industrie positioniert.

BOOST FUND 2.0 Projektleiter

Dr. Till Tiso
iAMB - Insitut für Angewandte Mikrobiologie
RWTH Aachen
email: Till.Tiso[at]rwth-aachen.de

Partner

Prof. Dr. Jaeger & Stephan Thies & Sonja Kubicki, IMET - Molekulare Enzymtechnologie, HHU Düsseldorf
Prof. Dr. Blank & Dr. Till Tiso, iAMB - Institut für Angewandte Mikrobiologie, RWTH Aachen
Prof. Dr. Büchs & Robert Dinger, AVT.BioVT - Bioverfahrenstechnik, RWTH Aachen
Prof. Dr. Jupke & Andreas Biselli, AVT.FVT - Fluidverfahrenstechnik, RWTH Aachen
Prof. Dr. Bröring & Dr. Rennings, ILR - Technologie- und Innovationsmanagement im Agribusiness, Universität Bonn

Projektlaufzeit

01.06.2022 - 31.08.2025

Förderung

SurfIn ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und wurde vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.

Publikationen

Dielentheis-Frenken, MRE, Wibberg, D, Blank, LM and Tiso, T (2024). Draft genome sequence and annotation of the polyextremotolerant polyol lipid-producing fungus Aureobasidium pullulans NRRL 62042. BMC Genomic Data 25(1): 75.

Gauthier, C, Lavoie, S, Kubicki, S, Piochon, M, Cloutier, M, Dagenais-Roy, M, Groleau, M-C, Pichette, A, Thies, S and Déziel, E (2024). Structural characterization of a nonionic rhamnolipid from Burkholderia lata. Carbohydrate Research 535: 108991.  

Tiso, T, Demling, P, Karmainski, T, Oraby, A, Eiken, J, Liu, L, Bongartz, P, Wessling, M, Desmond, P, Schmitz, S, Weiser, S, Emde, F, Czech, H, Merz, J, Zibek, S, Blank, LM and Regestein, L (2024). Foam control in biotechnological processes—challenges and opportunities. Discover Chemical Engineering 4(1): 2.

Tiso, T, Welsing, G, Lipphardt, A, Sauer, DF, Chi, Z, Blank, LM and Hayen, H (2024). Proposal for a systematic naming convention for liamocins. Journal of Surfactants and Detergents n/a(n/a).

Xiao, D, Driller, M, Dielentheis-Frenken, M, Haala, F, Kohl, P, Stein, K, Blank, LM and Tiso, T (2024). Advances in Aureobasidium research: Paving the path to industrial utilization. Microb Biotechnol 17(8): e14535

Filbig, M, Kubicki, S, Bator, I, Hausmann, R, Blank, LM, Henkel, M, Thies, S and Tiso, T (2023). Chapter 8 - Metabolic and process engineering on the edge—Rhamnolipids are a true challenge: A review. Biosurfactants. Soberón-Chávez, G., Academic Press: 157-181.

Kossmann, DF, Huang, M, Weihmann, R, Xiao, X, Gätgens, F, Weber, TM, Brass, HUC, Bitzenhofer, NL, Ibrahim, S, Bangert, K, Rehling, L, Mueller, C, Tiso, T, Blank, LM, Drepper, T, Jaeger, K-E, Grundler, FMW, Pietruszka, J, Schleker, ASS and Loeschcke, A (2023). Production of tailored hydroxylated prodiginine showing combinatorial activity with rhamnolipids against plant-parasitic nematodes. Frontiers in Microbiology 14.  

Reifsteck, RA, Zhai, S, Gausmann, M, Ballerstedt, H, Tiso, T, Blank, LM and Jupke, A (2023). Techno-Economic Comparison of Bio-Cycling Processes for Mixed Plastic Waste Valorization. Chemie Ingenieur Technik 95(8): 1247-1258.