Reaktionstechnische Untersuchungen zur chemolithoautotrophen Kultivierung von Ralstonia eutropha mit Nitrat als terminalem Elektronenakzeptor

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Die Kultivierung von Ralstonia eutropha mit 13C-Kohlendioxid als einziger Kohlenstoffquelle, 15N-Ammoniak als Stickstoffquelle und Deuterium als Wasserstoffquelle ermöglicht die effektive und einfache Herstellung von vollständig isotopenmarkierten Biomolekülen. Darüber hinaus bietet die chemolithautotrophe Kultivierung von R. eutropha prinzipiell die Möglichkeit zur CO2-Fixierung in Poly-3-Hydroxybutyrat (PHB). Im Gegensatz zur üblichen Sauerstoffatmung hätte jedoch die Verwendung von Nitrat als terminalem Elektronenakzeptor große sicherheitstechnische Vorteile und würde eine Anwendung im technischen Maßstab bei Umgebungsdruck erst ermöglichen. Obwohl die autotrophe Denitrifikation bei der Trinkwasseraufbereitung (mit unterschiedlichen Mikroorganismen) vereinzelt technisch genutzt wird, sind nahezu keine reaktionskinetischen Daten verfügbar. Zielsetzung ist daher die Identifizierung der Reaktionskinetik des chemolithoautotrophen Wachstums (und der PHB-Produktion) von R. eutropha mit Nitrat als terminalem Elektronenakzeptor. Hierzu sollen geeignete formalkinetische Modellansätze mit Hilfe von stationären und instationären Experimenten im Rührkesselreaktor identifiziert werden. Basierend auf diesen Daten soll sowohl eine reaktionstechnische Analyse zur effektiven Herstellung von vollständig isotopenmarkierten R. eutropha, als auch zur CO2-Fixierung in PHB durchgeführt und experimentell verifiziert werden.