Industrielle Biotechnologie

Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe und biogener Reststoffe in nachhaltigen Produktionsprozessen bieten alternative Lösungen für die auf fossilen Rohstoffen basierende Chemie. Besondere Bedeutung kommt der weißen/industriellen Biotechnologie zu, bei der Plattform- und Feinchemikalien sowie Kraftstoffe mit biotechnologischen oder kombinierten Verfahren hergestellt werden. Bevorzugt werden bei solchen Bioraffineriekonzepten biogene Rohstoffe wie z. B. Lignocellulose oder Pflanzenöle eingesetzt, um umweltverträgliche Produkte zu erhalten.

Das Themengebiet der industriellen, weißen Biotechnologie wird am Fraunhofer IGB interdisziplinär bearbeitet. Im Mittelpunkt der Aktivitäten in der von Dr. Susanne Zibek geleiteten Gruppe »Industrielle Biotechnologie« steht die Etablierung, Optimierung und Hochskalierung von Biotransformationen, bei denen entweder mithilfe von Mikroorganismen oder von Enzymen Rohstoffe in verwertbare Produkte umgewandelt werden. Wir verbinden dabei die Entwicklung von Transformationsprozessen im Labormaßstab und die Optimierung der Biokatalysatoren selbst mit der Überführung der Prozesse in größere Maßstäbe. Die Maßstabsvergrößerung bis in den Pilotmaßstab können wir bei Kunden und Projektpartnern oder am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP durchführen.

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. Die Kooperation mit den verschiedensten Projektpartnern aus Industrie und Wirtschaft ermöglicht uns die Entwicklung von ökologisch und ökonomisch sinnvollen, nachhaltigen Zukunftstechnologien.

Forschungsthemen

Herstellung von Biokatalysatoren

Wir befassen uns mit dem Screening nach neuen, industriell nutzbaren Enzymen sowie der optimierten rekombinanten Herstellung dieser Enzyme. Alternativ verwenden wir Mikroorganismen als Biokatalysatoren, die wir neu isolieren oder mithilfe von Stoffwechselanalysen für den Zielprozess optimieren.

 

Fermentative Herstellung von Plattformchemikalien und Biotensiden

Wir etablieren Fermentationsprozesse und führen Modellversuche für den Scale-up in maßstäblich verkleinerten Fermentern durch. Zur Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeuten optimieren wir Biomasse- und Produktbildung, z. B. durch Variation der Prozessfahrweise und Entwicklung maßgeschneiderter Nährmedien.

 

Etablierung und Scale-up von technischen Enzymprozessen

Das Fraunhofer IGB entwickelt Enzymkonversionsverfahren vom Labor- bis zum Technikumsmaßstab und legt den Scale-up dieser Prozesse aus. Zum Einsatz kommen dabei variabel einsetzbare Rührreaktoren und kontinuierliche Festbettreaktoren. Die hochskalierten Prozesse können am Fraunhofer CBP oder bei Projektpartnern und Kunden durchgeführt werden.

 

Aufbereitung von nachwachsenden Rohstoffen und Abfallstoffen

Wir nutzen Krabben- und Insektenchitin, Lignocellulose, Löwenzahnwurzeln und landwirtschaftliche Reststoffe, um wertvolle Intermediate wie Chitosan, Zuckermonomere, Kautschuk und Phosphat zu gewinnen. Dies führt nachwachsende Rohstoffe und Abfallstoffe einer Wertschöpfungskette zu.