Institut für
AT Agrartechnologie
Biotechnische Konversion
Biokonversionsverfahren sind für eine nachhaltige und zukunftsfähige Bioökonomie von großer Wichtigkeit. Die hohe Selektivität, die moderaten Reaktionsbedingungen und die große Vielfalt prädestinieren Biokatalysatoren, wie Enzyme, Bakterien, Pilze/Hefen und Algen, für die umweltverträgliche Konversion nachwachsender Rohstoffe in höherwertige Produkte.
Durch die hohe Selektivität biologischer Reaktionen und die gemäßigten Reaktionsbedingungen (Druck, Temperatur, pH-Wert) können die Kosten gegenüber etablierten petrochemischen Verfahren reduziert werden. Die Methoden- und Prozessentwicklung biotechnischer Verfahren schließt neben der reinen Fermentation und Produktumsetzung die Suche (Screening) und Auswahl (Selektion) geeigneter Rohstoffe, Biokatalysatoren, Produkte und Reaktionsbedingungen ein.
In einem Kultivierungsprozess legen wir neben einer hohen Endkonzentration und Produktivität auch auf Wert auf die erreichte Ausbeute. Um dies schnell und effizient zu erreichen werden oft Hochdurchsatzverfahren im µL-Maßstab verwendet. Mit diesem Verfahren werden auch eigene Produktionsstämme gescreent. Für die Prozessoptimierung kann in verschiedenen Bioreaktoranlagen der Einfluss von z.B. dem pH-Wert oder Sauerstoffpartialdruck untersucht werden. Hierbei wird auch Online Analytik verwendet.
Als Fermentationssubstrate kommen neben reinen Zuckern und Glycerin auch zunehmend zuckerhaltige Hydrolysate aus Reststoffen zum Einsatz. Die Verwendung von Hydrolysaten bringt neue Herausforderungen für die Kultivierung, da sie oft Hemmstoffe oder andere Verunreinigungen enthalten, die das Wachstum der Mikroorganismen oder die Produktbildung stören. Die Hydrolyse von Reststoffen wird in unserem Institut von der Arbeitsgruppe Biomasseaufschluss untersucht. Durch Zusammenarbeit der Bereiche kann die Hydrolyse der Reststoffe mit Hinblick auf eine spätere fermentative Nutzung optimiert werden.
Auf dem Gebiet der biotechnischen Konversion nachwachsender Rohstoffe und der Entwicklung von Immobilisierungsverfahren hat unser Institut mehr als 20 Jahre Erfahrung. In unseren Arbeiten zielen wir unter anderem auf folgende Produkte:
- Itaconsäure
- D-Milchsäure
- Bernsteinsäure
- 1,3-Propandiol
- 2,3-Butandiol
- n-Butanol
- 3-Hydroxypropionaldehyd
- Isomaltulose (Palatinose)
- L-Methionin
- Algen-Lipide
In vielen dieser Gebiete konnten wir entscheidende Verbesserungen erreichen, z.B. durch das Auffinden und die Produktion neuer oder besser geeigneter Biokatalysatoren, der Anwendung immobilisierter Biokatalysatoren oder durch systematische Verbesserungen der Fermentationsprozesse.
