Biokatalyse

Biokatalyse – eine nachhaltige und ressourcenschonende Chemie

Seite: 2/4

Anbieter zum Thema

Biologisches Prinzip nutzen

Aus diesem Beispiel lernen wir drei Dinge:

  • 1. Wenn jeder Leser dieses Artikels ein Labor mit der Syntheseleistung von Mulit-Kilogramm-Mengen an Produkt pro Tag darstellt, und das unter limitiertem Ressourceneinsatz, dann sollten wir diese Technologie auch in der industriellen chemischen Synthese einsetzen können.
  • 2. Da die Stationärkonzentration an ATP deutlich niedriger als die maximal produzierte Stoffmenge an ATP ist, setzt die Natur zur Synthese von chemischen Produkten Biokatalysatoren ein, die in Reaktionssequenzen miteinander gekoppelt werden.
  • 3. Syntheseprozesse in der Natur sind auf Ressourceneffizienz optimiert.

Warum sollten wir dann dieses biologische Prinzip: „Nutzung von Reaktionssequenzen“ nicht auch in der industriellen Produktion einsetzen? Zudem wird dieses in der Natur effizient mit einer optimalen Reaktionsselektivität durchgeführt, sodass auf die Abtrennung von Nebenprodukten und zusätzlichen Aufarbeitungsschritten von Intermediaten verzichtet werden kann.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Dieses steht im Gegensatz zur klassischen chemischen Synthese, wo in der Regel immer ein Aufarbeitungsschritt auf einen Syntheseschritt folgt, um in einer mehrstufigen Synthese die gebildeten Intermediate für den nächsten Reaktionsschritt aufzureinigen.

Insgesamt gibt es sechs grundlegende biologische Prinzipien für die chemische Biosynthese:

  • 1. Komplexe Chemikalien werden in Reaktionssequenzen synthetisiert.
  • 2. Biokatalysatoren sind makromolekular und im Allgemeinen homogen löslich.
  • 3. Makromolekulare, homogenlösliche Biokatalysatoren werden durch Membranen retentiert.
  • 4. Biokatalysatoren werden durch Kopplung/Integration an/in Membranen heterogenisiert.
  • 5. Schlüsselschritte von Reaktionssequenzen sind katalysiert.
  • 6. Energie- und Stofftransport sind gekoppelt.

Hierbei wird eine biologische Zelle als ein Reaktor mit einer Vielzahl an verschiedenen Biokatalysatoren, den Enzymen, verstanden.

Der Einsatz von Biokatalyse verhilft der Chemie deshalb zu Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz und ist damit der Weg der Zukunft. Deutlich wird dieses, wenn man den Trend der Anzahl an Publikation betrachtet (Abbildung 1), welcher den Einsatz von Reaktionssequenzen beschreibt.

Das biologische Prinzip der „Nutzung von Reaktionssequenzen“ gewinnt immer mehr an Bedeutung und hält inzwischen auch in der Chemokatalyse Einzug. Die Königsdisziplin ist aber sicherlich die Kopplung von chemischen mit biologischen Schritten. Der Vorteil der hohen Reaktionsselektivität macht die Biokatalysatoren, unabhängig ob isoliertes Enzym oder ganze Zelle, zu komplementären Werkzeugen der Chemokatalysatoren.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:36004060)