Industrielle Biotechnologie

Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe und biogener Reststoffe in nachhaltigen Produktionsprozessen bietet alternative Lösungen für die auf fossilen Rohstoffen basierende Chemie. Das Ziel des Innovationsfeld Industrielle Biotechnologie ist die verfahrenstechnische Entwicklung biotechnologischer Prozesse zur Herstellung von biobasierten Grund-, Fein- und Plattformchemikalien für eine Weiterverarbeitung in der chemischen Industrie oder in Industriezweigen im Bereich der Kosmetik, Reinigungsmittel und Kunst- oder Klebstoffe.

Konversion von Zuckern und Ölen mit Enzymen und Mikroorganismen

Als Ausgangsstoffe für die biotechnologische Umsetzung verwenden wir primär Monosaccharide, pflanzliche Öle oder weitere biobasierte Extrakte. Wir befassen uns mit dem Screening nach neuen, industriell nutzbaren Enzymen sowie der optimierten rekombinanten Herstellung dieser Enzyme. Darüber hinaus verwenden wir neuartige Mikroorganismen als Biokatalysatoren.

Prozessentwicklung, Optimierung, Skalierung

Prozesse werden u. a. hinsichtlich Einflussfaktoren von Substraten und Nährmedienkomponenten optimiert und für eine Skalierung angepasst. So kann neben der Entwicklung eine Überführung der neuen Verfahrenskonzepte vom Labor- bis in den Technikumsmaßstab (10 m³ Fermentationskapazität) optimiert werden.

Das Augenmerk liegt hierbei auf der Anpassung an alternative Kohlenstoffquellen, z. B. Zuckerhydrolysate aus Holzabfällen, welche im hauseigenen Organosolv-Prozess produziert werden. Das Hauptziel liegt in der alternativen Produktion von Chemikalien, welche üblicherweise aus Erdöl gewonnen werden.

Hinzu kommt die Produktion von Enzymen und anderen Proteinen. Auch die fermentative Herstellung und Verflüssigung gasförmiger Endprodukte in einer ATEX-fähigen Demonstrationsanlage mit über 1500 Messstellen liegt in der Kompetenz der Biotechnologie.

Durch die vielfältige Ausstattung können Up- und Downstream-Prozesse zeitnah durchgeführt werden. Die baugleichen und gut charakterisierten Bioreaktoren erlauben die Skalierung von Prozessen nach unterschiedlichsten Kriterien bis hin zur Industriereife.

 

Bioprozessentwicklung

Entwicklung, Etablierung und Optimierung von Biotransformationen, bei denen entweder mithilfe von Mikroorganismen oder von Enzymen Rohstoffe in verwertbare Produkte umgewandelt werden. Durch unsere interdisziplinäre Ausrichtung in Biologie, Chemie und Verfahrenstechnik decken wir die gesamte Prozesskette ab und schaffen schon im Labormaßstab die Voraussetzungen für die Skalierbarkeit unserer Prozesse.  

 

Bioprozess-Skalierung

Mit unserem bioverfahrenstechnisches Know-how bewerten wir die im Labormaßstab entwickelten Verfahren hinsichtlich ihrer Übertragbarkeit in den industrierelevanten Maßstab und optimieren sie bei der Übertragung und Skalierung iterativ. Hierzu zählen die Anpassung von Prozessführungsstrategien und eine integrierte Produktaufreinigung zur Reduktion von Prozessschritten oder die Wiederverwendung der Biokatalysatoren. Daneben stellen wir auch Mustermengen für Anwendungstests bereit.

 

Prozessdemonstration Isobuten

Zur Skalierung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von biobasiertem Isobuten für die Firma Global Bioenergiesbetreiben wir am CBP eine Demonstrationsanlage mit einer nominalen Kapazität von 100 Tonnen pro Jahr sowie einem Fermentationsvolumen von 5000 Litern.