NIESEL – Niedrig schmelzende eutektische Solventien als Lösungsmittel für die Biokatalyse

Die biokatalytische Umsetzung schlecht wasserlöslicher Substrate stellt besondere Anforderungen an das Reaktions- und Reaktordesign. Zum einen werden geeignete Lösungsmittel benötigt, um diese schlecht bis unlöslichen Substrate für das Zielenzym zugänglich zu machen. Andererseits sind dann aber auch Enzyme oder Produktionsorganismen erforderlich, die in Lösungsmitteln aktiv sind. Die zur Überwindung dieser Herausforderung bislang untersuchten Konzepte umfassten Zwei-Phasen-Systeme, überkritische Fluide oder den Einsatz ionischer Flüssigkeiten. Einige dieser Lösungsansätze sind jedoch aus ökologischer und ökonomischer Sicht wenig sinnvoll.

In diesem Projekt wird der Einsatz von „Deep Eutectic Solvents“ (DES, auch NADES natural deep eutectic solvents), niedrig schmelzenden eutektischen Lösungsmitteln, als Lösungs- oder Extraktionsmittel für Substrate mit geringer Wasserlöslichkeit untersucht werden. DES sind eine neue Klasse von Lösungsmitteln, die durch die Vermischung zweier Feststoffe entstehen, wobei durch die Wechselwirkungen der beiden Ausgangsstoffe auf molekularer Ebene (Wasserstoffbrückenbindung) eine Schmelzpunkterniedrigung erzielt wird. Gegenüber klassischen ionischen Flüssigkeiten wird für die meisten DES eine verminderte Toxizität, gute Lagerbarkeit und bessere biologische Abbaubarkeit beschrieben. DES sind weiterhin nicht flüchtig und stellen als biobasierte Lösungsmittel im Zusammenhang mit schwerlöslichen Substraten interessante Alternativen zu konventionellen Lösungsmitteln in biokatalytischen Reaktionen dar.

Im Rahmen des Projektes werden die DES hergestellt und mit verschiedenen Methoden charakterisiert und anschließend in verschiedenen Biotransformationen eingesetzt. Dabei werden die Ergebnisse der Biotransformationen in DES mit entsprechenden Prozessen in „etablierten“ Systemen wie organischen Lösungsmitteln oder ionischen Flüssigkeiten verglichen.