Integrierte chemisch-biotechnologische Produktion

Forschungsthemen des Clusters

  • "Biologisierung" chemischer Produktionsprozesse
  • Metabolic Engineering
  • Mikrobielle Elektrosynthesen
  • Enzymatische Elektrosynthesen
  • Partikeltechnik

Im Cluster "Integrierte chemisch-biotechnologische Produktion" werden neuartige Syntheserouten für die pharmazeutische und chemische Industrie, die Herstellung von Agro- und Kosmetikchemikalien sowie den Nahrungsmittelbereich entwickelt. Dazu werden die Stärken der Einzeldisziplinen - Biotechnologie, Chemie, Elektro- und Photochemie, Molekularbiologie und Verfahrenstechnik - so verknüpft, dass eine optimale Produktivität bei möglichst geringem Energie- und Rohstoffeinsatz erreicht wird. Die Chemo-, Regio- und Enantioselektivität biologischer Reaktionen ermöglichen Syntheserouten, die gegenwärtig auf chemischem Weg kaum realisierbar sind. Die Verbindung von Chemo- und Biokatalyse ist damit eine Schlüsseltechnologie für die effiziente Nutzung nachwachsender Rohstoffe und die Entwicklung von umweltschonenden und ressourceneffizienten Produktionsprozessen.

Die Kombination von Elektrochemie und Enzymreaktionen beispielsweise mit Peroxidasen und Peroxygenasen zu elektroenzymatischen Prozessen eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten für zukunftsweisende Produktionssysteme. Als neuartiges und energieeffizientes Produktionsverfahren werden mikrobielle Elektrosynthesen untersucht. In mikrobiellen Elektrosynthesen werden Elektronen zwischen einer Elektrode und Mikroorgansimen übertragen, dadurch kann die elektrische Energie direkt im Stoffwechsel der Mikroorganismen zu entsprechenden Produkten umgesetzt werden. Die Kombination der Partikeltechnik mit biologischen Verfahren  beispielsweise bei der Kultivierung filamentöser Mikroorganismen oder in bio-elektrochemischen Reaktionen stellt einen weiteren Schwerpunkt der Arbeiten dar.

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