MOSAIC Modulare und skalierbare Anschwemmzellen für die Elektrokonversion von wenig löslichem L-Cystin

Im Verbund MOSAIC sollen neue und modulare Anschwemmzellen für die elektrochemische Synthese von L-Cystein aus wenig löslichem L-Cystin entwickelt und für künftige technische Umsetzungen etabliert werden.

L-Cystein ist als wichtige Aminosäure ein Ausgangsstoff für pharmazeutische Anwendungen, in der Herstellung von Aromen oder in der Peptidsynthese. Ausgangstoff für die Synthese von Cystein ist sein Dimer, das Cystin. Cystin wird von der Wacker Chemie AG in einem patentierten biotechnologischen Verfahren durch Fermentation hergestellt. Das so erhaltene Cystin ist natürlich und vegan, weshalb es sich besonders gut für den Einsatz in Lebensmitteln oder Pharmaprodukten eignet.

Um das so erhaltene Cystin in das Monomere Cystein, ebenfalls ein WACKER-Produkt, zu überführen, wird eine elektrochemische Reduktion in Salzsäure an Blei- oder Zinnkathoden durchgeführt. Aufgrund der schlechten Löslichkeit des Cystins ist ein hoher Überschuss an Säure notwendig. Hinzukommt, dass hohe Stromdichten, welche für eine hohe Ausbeute wichtig sind, zu großen Mengen an Wasserstoff als Nebenprodukt führen, weshalb die Effizienz der Reaktion niedrig ist.

Um dies zu unterbinden, soll die Reduktion von Cystin in modularen Anschwemmzellen unter Einsparung von starken Elektrolyten gelingen. Diese bislang noch wenig erforschten Elektrolyseure sollen vom Labor- in den Pilotmaßstab skaliert werden. Dabei wird die Energieeffizienz der Reaktion verbessert, was nachhaltig die CO2-Bilanz senkt. Des Weiteren wird die Verwendung von metall- oder bleifreien Elektroden die Qualität des erhaltenen Cysteins massiv verbessern. Durch die Marktpräsenz des WACKER Geschäftsbereichs BIOSOLUTIONS in L-Cystin und L-Cystein in Kombination mit dem wissenschaftlichen Knowhow der Johannes Gutenberg-Universität ist ein schneller Transfer des gewonnenen Wissens in die Anwendung zu erwarten.

Koordinator:
Siegfried R. Waldvogel (MPI CEC) siegfried.waldvogel@cec.mpg.de

Stefan Haufe (WACKER) Stefan.Haufe@wacker.com