Novel electron transfer pathways in Ralstonia eutropha
Cupriavidus necator (Ralstonia eutropha) ist wahrscheinlich der bekannteste aerobe H2-Oxidator und ein idealer Kandidat für die Produktion hochwertiger Verbindungen aus CO2 und elektrischer Energie. Dennoch ist das Upscaling der autotrophen Kultivierung auf H2/O2-Basis wegen der möglichen Bildung explosiver Knallgasgemische riskant, was zu strengen Sicherheitsanforderungen führt. Außerdem ist die CO2-Fixierungseffizienz in Gegenwart von O2 geringer, was auf die Oxygenase-Nebenreaktion des CO2-fixierenden Enzyms RuBisCO zurückzuführen ist. Diese Probleme können umgangen werden, indem alternative terminale Elektronenakzeptoren als O2-Ersatz verwendet werden. In diesem Projekt wird ein bioelektrochemisches System (BES) im Hinblick auf seine Verwendung als extrazellulärer Elektronenakzeptor untersucht, der eine "anodische Atmung" ermöglicht. Darüber hinaus wird die Reversibilität der neuartigen Elektronentransfersysteme im Hinblick auf ihren möglichen Einsatz in kathodengetriebenen Elektrosyntheseansätzen erforscht. Die Expertise der Lenz/Frielingsdorf-Gruppe (Mikrobiologie, Molekularbiologie und Biochemie von C. necator) und der Holtmann-Gruppe (Bio- und Elektrochemie, elektrobiotechnologische Produktionsprozesse mit C. necator) wird kombiniert, um den zellulären Redox-Stoffwechsel von C. necator mit geeigneten Elektroden zu verbinden und eine neuartige, sichere, vielseitige und hocheffiziente Produktionsplattform zu etablieren.
Publikationen
Gemünde A, Lai B, Pause L, Krömer J, Holtmann D (2022) Redox Mediators in Microbial Electrochemical Systems. ChemElectroChem, 9, e202200216.
Mitarbeitende
Prof. Dr. Dirk Holtmann
University of Applied Sciences Mittelhessen
Life Science Engineering
Dr. Oliver Lenz
Technical University of Berlin
Institute of Chemistry
Dr. Stefan Frielingsdorf
Technical University of Berlin
Institute of Chemistry