Bioprozesstechnik

Gegenstand der Arbeitsgruppe ist die Entwicklung biotechnischer Prozesse zur Herstellung oder Wiedergewinnung von industriell relevanten Wertstoffen, wie Basischemikalien, Feinchemikalien, biogenen Materialien, aber auch beispielsweise metallischen Rohstoffen.

Die Prozesse basieren auf der biologischen Aktivität von Mikroorganismen, insbesondere anaeroben Bakterien oder Enzymen. Die Prozessentwicklung schließt je nach Fragestellung und Anwendungsfall die Anreicherung und Isolierung geeigneter Bakterien, Identifikation und Reinigung von technisch einsetzbaren Enzymen, Entwicklung neuer Reaktorkonzepte und biotechnischer Prozesse im Labor- und Technikumsmaßstab sowie Produktaufarbeitung (Downstream Processing) ein.

Ausgangsmaterialien sind nachwachsende Rohstoffe, vor allem aber organische Reststoffe aus der Landwirtschaft, der Agrarindustrie, Lebensmittel-, Genussmittel-, Papier-, Pharma- und Chemischer Industrie sowie der Abfallwirtschaft. Der Fokus liegt auf Reststoffströmen, die bisher nicht wertschöpfend verwertet werden und/oder eine Umweltbelastung darstellen.

Forschungsthemen

Gasförmige Substrate

Gase wie Biogas oder Synthesegas werden als Substrat verwendet, um Basischemikalien oder Biopolymere wie Polyhydroxyfettsäuren herzustellen. Bei der Verwertung von Biogas (Gemisch aus Methan und CO2) kommen methanotrophe, also aerobe Mikroorganismen zum Einsatz, bei der Verwertung von Synthesegas (Gemisch aus CO und H2) anaerobe Bakterien.

Enzymtechnische Prozesse

Technische Enzyme, die am Fraunhofer IGB entwickelt wurden, dienen beispielsweise zur Herstellung von Basischemikalien wie Formaldehyd, Methanol, Ameisensäure, Methylformiat aus Biogas. Das Zwischenprodukt Formaldehyd kann sowohl enzymtechnisch als auch in Kooperation mit Projektpartnern chemisch katalytisch hergestellt werden.

Gewinnung und Wiedergewinnung von metallischen Rohstoffen mithilfe biologischer Prozesse

Durch Bioleaching oder Biolaugung werden mithilfe von Bakterien Metalle aus Abraumhalden oder Abfällen mobilisiert. In der Gruppe »Technische Mikrobiologie« liegt der Schwerpunkt jedoch auf der Gewinnung von gelösten Metallen durch biologische Prozesse wie Biosorption (Adsorption an Mikroorganismen oder biologische Materialien), Bioakkumulation (Aufnahme und Speicherung von Metallen in Zellen) oder Biofällung (Ausfällung von Metallen durch die Aktivität von Mikroorganismen).