Tilbake til søkeresultatene

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping

ERA-NET: Replacing food-competing feedstocks with Methanol, CO2 and Methylamine for a Sustainable Bioeconomy

Tildelt: kr 5,0 mill.

En utfordring for den bærekraftige bioøkonomien er å erstatte petrokjemiske eller andre ikke-fornybare energikilder som råstoff for bioteknologi, og også å unngå bruk av fornybar energi som har konkurrerende bruksområder i fôr- og matindustrien. Dagens bioteknologiske produksjon av bulk kjemikalier ved bruk av mikrobielle cellefabrikker er for det meste avhengig av bruk av sukkerholdige råvarer og landbruksprodukter. For disse råvarene konkurrerer bioteknologi med mat- og fôrindustrien, noe som svekker matsikkerheten. Å adressere mat- og global ressursmangel krever en erstatning av den nåværende strategien for industriell bioteknologi. Det resulterer i økt fokus på mulige alternative råvarekilder for kjemisk produksjon. Produksjon av kjemikalier fra råstoff ett karbon (C1) råmaterialer er en mulighet for bioteknologisk industri til å overvinne denne utfordringen. I MCM4SB-prosjektet fokuserer vi på C1-forbindelse metanol som karbon- og energikilde for å opprettholde veksten av våre mikrobielle cellefabrikker, og C1-forbindelsene metylamin og CO2 for å støtte produksjon av verdiøkende kjemikalier. Metanol (CH3OH) og metylamin (CH3NH2) er reduserte former for karbondioksid (CO2). For bioteknologiske applikasjoner er metanol et billig, lett biologisk nedbrytbart råstoff som ikke er næringsmiddel. Fornybar metanol kan produseres ved katalytisk CO2-reduksjon ved bruk av hydrogengass, og den kan omdannes til metylaminer ved hjelp av ammoniakk. Metylamin forekommer i naturen, for eksempel i lave nivåer i urinen til mennesker og dyr, og er en betydelig kilde til karbon og nitrogen for mikrobiell vekst i marine miljøer. Utslipp og akkumulering av CO2 er en av hovedaktørene i klimaendringene. Syntesen av metanol ved katalytisk CO2-reduksjon samt omdannelse av CO2 til metylamin er måter å fange CO2 på. Vi tar sikte på å kombinere utnyttelse av metanol med CO2 og metylamin for produksjon av bulk kjemikaliet L-malat (markedsetterspørsel på ca. 70 000 tonn per år) og spesial kjemikaliet N-metyl-L-glutamat. For å nå dette ambisiøse målet vil to forskjellige metylotrofe mikroorganismer bli brukt. Bacillus methanolicus er en termofil metylotrof som bruker metanol og er ikke i stand til å bruke metylamin som karbonkilde; og så bruker vi også bakterien Methylobacterium extorquens som kan konsumere metylamin som karbonkilde for vekst. De planlagte målene vil bli oppnådd ved å kombinere system- og syntetisk biologi tilnærminger. Den teknoøkonomiske vurderingen vil bidra til å styre bioprosessdesignet ved å vurdere økonomisk gjennomførbarhet, flaskehalser og driftsmål for prosessforbedring og identifisere mulige avveininger i tidlige stadier av design og utvikling. Videre vil samfunnsansvarlig forskning og innovasjon være en tverrgående og integrert forskningsaktivitet i MCM4SB med fokus på bærekraftig bioøkonomi basert på fornybare råvarer.

The MCM4SB project aims to replace sugar-based feedstocks for bioprocesses with one carbon (C1) compounds, namely methanol (CH3OH), carbon dioxide (CO2) and methylamine (CH3NH2) in order to establish a novel, sustainable production within a low-fossil-fuel bio-economy. We will combine utilization of methanol with CO2 and/or methylamine for production of the bulk chemical L-malate and the specialty chemical N-methyl-L-glutamate, by using two different methylotrophic organisms Bacillus methanolicus and Methylobacterium extorquens. The application of two diverse hosts has a double impact on the establishment of novel biotechnological processes – on the metabolic engineering level, different genetic targets will be selected based on the flux balance analysis and on the technological level, different cultivation conditions such as medium components and temperature. B. methanolicus utilizes ribulose monophosphate cycle to assimilate methanol and is not able to use methylamine as carbon source while M. extorquens utilizes methylamine via the N-methyl-L glutamate pathway. This project combines systems and synthetic biology approaches. Specifically, target identification for strain development will be guided by the genome-scale metabolic models, which will be iteratively fine-tuned based on experimental test results, and the newly developed strains will be characterized on the transcriptome level in order to detect the bottlenecks in the metabolism, which will subsequently be relieved to steer the next round of strain development. The techno-economic assessment will help to steer the bioprocess design by assessing the economic feasibility, bottlenecks, and operation targets for process improvement and identify possible trade-offs during early stages of design and development. Responsible Research and Innovation will be a cross-cutting and integrated research activity in MCM4SB with a focus on sustainable bioeconomy based on renewable feedstocks.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping

Temaer og emner

Portefølje HavLTP2 Miljøvennlig energi og lavutslippsløsningerLTP2 Muliggjørende og industrielle teknologierLTP2 Fagmiljøer og talenterBransjer og næringerProsess- og foredlingsindustriGrunnforskningPolitikk- og forvaltningsområderFiskeri og kystBioteknologiInternasjonaliseringDelportefølje Sirkulær økonomiLTP2 Samfunnssikkerhet og samhørighetLTP2 HavResponsible Research & InnovationRRI Utviklings- og prosessorienteringBioøkonomiSektorovergripende bioøkonomiMiljø og naturmangfoldMarinMarin bioteknologiLavutslippPolitikk- og forvaltningsområderSkog, landbruk og matBioteknologiIndustriell bioteknologiERA-NETPortefølje Industri og tjenestenæringerLTP2 Klima, polar og miljøLTP2 Bioøkonomi og forvaltningBransjer og næringerLandbrukMarinHavbrukBioøkonomiAvanserte produksjonsprosesserAvansert produksjonsteknologi som fag og teknologi (ny fra 2015)Bransjer og næringerNæringsmiddelindustriMiljøteknologiPolitikk- og forvaltningsområderMiljø, klima og naturforvaltningInternasjonaliseringInternasjonalt prosjektsamarbeidCO2-håndteringCCS - fangstBioøkonomiØvrig bioøkonomiAnvendt forskningPortefølje Muliggjørende teknologierLTP2 Et kunnskapsintensivt næringsliv i hele landetBioteknologiLandbruksbioteknologiSirkulær økonomiResponsible Research & InnovationMatMat - Grønn sektorMatMarinFiskeriLandbrukFôr og ernæringLandbrukFNs BærekraftsmålMål 12 Ansvarlig forbruk og produksjonFNs BærekraftsmålPolitikk- og forvaltningsområderForskningLTP2 Rettede internasjonaliseringstiltakMatMat - BlågrønnMatMat - Blå sektorMarinHavbrukFôr og ernæringERA-NETERA-NET CofundCO2-håndteringCCS - lagringLTP2 Nano-, bioteknologi og teknologikonvergensPortefølje LivsvitenskapLTP2 Styrket konkurransekraft og innovasjonsevneDelportefølje Klima og miljøBioteknologiMarin bioteknologiMatGlobal matsikkerhetBransjer og næringerFiskeri og havbrukCO2-håndteringAvanserte produksjonsprosesserMiljø og naturmangfoldSirkulær økonomiPolitikk- og forvaltningsområderBransjer og næringerPolitikk- og forvaltningsområderNæring og handelLTP2 Klima, miljø og miljøvennlig energiInternasjonaliseringInternasjonalt samarbeid om utlysningPortefølje Energi, transport og lavutslippLTP2 Marine bioressurser og havforvaltningPortefølje Landbasert mat, miljø og bioressurserLTP2 Samfunnsikkerhet, sårbarhet og konfliktLTP2 Utvikle fagmiljøer av fremragende kvalitetHavbruk