Biokatalyse

Biokatalyse – eine nachhaltige und ressourcenschonende Chemie

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Neue Herausforderungen

Eine besondere Herausforderung bei der Umsetzung von chemoenzymatischen Reaktionssequenzen in die Praxis ergibt sich aus den unterschiedlichen Reaktionszeiten, Reaktionsbedingungen sowie Ausbeuten der einzelnen Schritte und der Kopplung mit jeweiligen Trennprozessen. Nur die konsequente Anpassung des Gesamtprozesses, sowohl von der katalytischen als auch von der verfahrenstechnischen Seite, ermöglicht die Integration der unterschiedlichen katalytischen Methoden.

An dieser Stelle wird deutlich, dass es sich bei dem Feld der Biokatalyse um ein ausgesprochen interdisziplinäres Forschungsgebiet handelt, dessen wissenschaftlichen Herausforderungen nur durch interdisziplinär agierende Wissenschaftler gelöst werden können. Hierzu werden Wissenschaftler z.B. der Biologie, Chemie und Verfahrenstechnik benötigt, die Spezialisten in ihren eigenen Fachgebieten sind, es aber gleichzeitig gelernt haben interdisziplinär zu kommunizieren.

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Eine weitere Herausforderung ist mit der Nutzung nachwachsender Rohstoffe verbunden. Ein selektiver Zugang zu Substraten stellt heutzutage immer noch eines der größten Probleme dar. Eine effiziente und schnelle Reaktion auf Marktbedürfnisse, so wie es heute die erdölbasierte Industrie leistet, wird für eine biobasierte Industrie erst möglich, wenn schwer verwertbare Substrate aus der Palette der nachwachsenden Rohstoffe effektiv und flexibel umgesetzt werden können.

Themen der Zukunft

Die Themen der Zukunft sind vielfältig:

  • Effiziente Aufschlussverfahren von Biomasse;
  • Efiziente Reaktionssequenzen mit minimierter Anzahl an Aufarbeitungsschritten;
  • Neue Prozessfenster für chemoenzymatische Reaktionssequenzen;
  • Nutzung von CO2 als Kohlenstoffquelle;
  • Verfahren zur Gewinnung von Biokraftstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe;
  • Herstellung von Bulkchemikalien;
  • Herstellung und Modifizierung von Materialien.

Interdisziplinarität ist nötig

Eine erfolgreiche Bearbeitung dieser Biokatalyse Themen und anschließender Transfer in die chemische Produktion wird nur durch die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biologen, Chemikern und Verfahrenstechnikern möglich sein. Durch den konsequenten Einsatz von biologischen Prinzipien in der chemischen Industrie kann die Biokatalyse der Chemie zu Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz verhelfen.

* Der Autor leitet das Institut für Technische Biokatalyse an der TU Hamburg-Harburg.E-Mail-Kontakt: liese@tuhh.de

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