Biokatalyse

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Technische Universität - Hamburg-Harburg (TUHH) Verfahrenstechnik

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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.

Bildergalerie

Trend der Anwendung des biologischen Prinzips „Nutzung von Reaktionssequenzen“ (A. Bruggink, R. Schoevaart, T. Kieboom, Org. Process Res. Dev. 7 (2003) 622-640)

Links: Blasensäulenreaktor bei Evonik Industries (120 L). Rechts: Deutliche Verkürzung der Reaktionszeit im Blasensäulenreaktor.

Lösungsmittelfreie chemoenzymatische Reaktionssequenz für die Synthese von ß-Aminosäurestern.

Prof. Dr. Andreas Liese erhielt 2004 einen Ruf an die Technische Universität Hamburg-Harburg und leitet seitdem das Institut für Technische Biokatalyse.

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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.

Ergänzendes zum Thema

Zur Person des Autors

Prof. Dr. Andreas Liese

Prof. Dr. Andreas Liese erhielt 2004 einen Ruf an die Technische Universität Hamburg-Harburg und leitet seitdem das Institut für Technische Biokatalyse. Er wurde 1966 geboren und studierte Chemie an der Friedrich-Wilhelms-Universität und fertigte seine Promotion im Arbeitskreis von Prof. Dr. C. Wandrey am Forschungszentrum Jülich in enger Zusammenarbeit mit der Firma DSM, Niederlande, an. Von 1998 bis 2003 war Prof. Liese Leiter der Enzymgruppe im Institut für Biotechnologie II am Forschungszentrum Jülich. Während eines Forschungsaufenthaltes in 2000 bei Pfizer Global Research & Development, San Diego, USA, gründete er dort die R&D-Gruppe Biotransformationen. Von 2003 bis 2004 arbeitete er als Professor für Biotechnologie an der Universität Münster. 2003 erhielt Prof. Liese den Hochschullehrer-Nachwuchspreis für Biotechnologie (DECHEMA e. V.). Er ist seit 2005 gewähltes Mitglied des Vorstandes der Fachgemeinschaft Biotechnologie der DECHEMA e.V. und seit 2009 gewähltes Mitglied des Vorstandes der Deutschen Gesellschaft für Katalyse (GeCatS). Seine drei Bücher („Industrial Biotransformations“, „Biological Principles Applied to Technical Asymmetric Catalysis“ and „Biocatalysis for the Pharmaceutical Industry”) setzen sich mit Prozessen der Weißen Biotechnologie auseinander. Prof. Lieses Spezialgebiete sind Bioreaktionstechnik, die asymmetrische biochemische Synthese, Reaktionssequenzen und die Online-Analytik für Biotransformationen.

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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Stand vom 15.04.2021

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