Neue Technologie für die Herstellung chemischer Grundstoffe

Biokatalysatoren wird viel Potential zur industriellen Produktion chemischer Verbindungen für die Pharma-, Agrar- und Lebensmittelbranche zugeschrieben.

Im Forschungsprojekt „Oberflächendisplay von Enzymen als Plattformtechnologie“ arbeiten Wissenschaftler der Technischen Hochschule Mittelhessen daran, den Einsatz solcher Biokatalysatoren zu vereinfachen und komfortabler zu gestalten. Das Land Hessen fördert das Vorhaben im Rahmen des Programms „Forschung für die Praxis“ mit 40.000 Euro. Projektleiter ist Prof. Dr.-Ing. Dirk Holtmann vom Institut für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie.

„Mit dem stetig wachsenden Bewusstsein für Nachhaltigkeit steigt die Nachfrage nach regenerativen Alternativen zur herkömmlichen organischen Synthesechemie. Großes Potential hierfür bergen aus der Natur isolierte Enzyme, die mithilfe molekularbiologischer Methoden für ihre spezifische Anwendung in der Industrie als sogenannte Biokatalysatoren zur ökologischen Produktion organischer Verbindungen angepasst werden“, erläutert Holtmann.

Als Beispiele für Basischemikalien, die sich auf diese Weise herstellen lassen, nennt er Acrylamid als vielfältiger Polymerrohstoff, Aminosäuren sowie chirale Alkohole und Amine. Zu den quantifizierbaren Vorteilen der enzymatischen oder mikrobiellen Biotransformation gehören unter anderem eine kleinere Anzahl an Produktionsschritten, ein geringerer Energieverbrauch, die Reduktion der Schadstoffemissionen und Einsparungen bei Rohstoffen.

Trotzdem ist der Einsatz von Biokatalysatoren in der Chemischen Industrie bisher auf wenige Gebiete beschränkt. Denn die Enzyme sind häufig nicht stabil, und ihre Herstellung ist aufwändig und teuer. Die Wissenschaftler wollen deshalb eine Technologieplattform entwickeln, mit der die Enzyme an der Oberfläche von Bakterienzellen verankert werden. Sie wollen damit zeigen, dass der Einsatz von Biokatalysatoren mit diesen so genannten oberflächenpräsentierten Enzymen zu einer erheblichen technischen, ökologischen und ökonomischen Verbesserung der Produktion organischer Verbindungen führt. Dazu werden molekularbiologische und verfahrenstechnische Arbeiten kombiniert und in einem Netzwerk aus akademischen und industriellen Partnern validiert.