WP 1: Entwicklung von biotechnologischen Prozessen zur Produktion von Wertstoffen und Energieträgern
Vision
Wir wollen die Etablierung und zielgerichtete Steuerung von nachhaltigen Bioprozessen ermöglichen, die effiziente Ressourcennutzung für die Produktion von Chemikalien und Energieträgern erlauben.
Einführung
Zentrales Element für die Etablierung einer nachhaltigen Bioökonomie sind Umwelt- und Biotechnologien zur effizienten stofflichen und energetischen Nutzung der verfügbaren Ressourcen. Dabei bilden erneuerbare Ressourcen sowie Abfall- und Abwasserströme einen Schwerpunkt. Damit trägt dieses Arbeitspaket zur Lösung eines der aktuell dringlichsten Probleme bei - der nicht nachhaltigen und ineffizienten Nutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen. Ziel des WP1 ist die Entwicklung und Analyse neuartiger chemischer und biotechnologischer Prozesse zur nachhaltigen Nutzung und Veredlung organischer und anorganischer Ausgangsstoffe. Basierend auf dem grundlegenden Verständnis der Katalysatoren auf molekularer und zellulärer Ebene sollen mikrobielle Kapazitäten für nachhaltige Bioprozesse verfügbar gemacht werden.
Die Leitfragen unserer Arbeiten sind:
- Welche mikrobiellen Ressourcen lassen sich mit welchen Technologien für nachhaltige und effiziente Bioprozesse nutzen?
- Wie und mit welchen Werkzeugen lassen sich diese nachhaltigen Bioprozesse steuern und in die Anwendung bringen?
Die von uns entwickelten Technologiekomponenten erstrecken sich dabei von der Erschließung des Potentials komplexer mikrobieller Gemeinschaften über Reinkulturen, molekularbiologische Ansätze und Metabolic Engineering bis hin zur Nutzung von Licht und elektrischer Energie mittels photo- und elektrobiotechnologischer Verfahren. Die avisierten Produkte dieser zu etablierenden neuartigen Bioprozesse umfassen Energieträger wie Wasserstoff, Methan und längerkettige Kohlenwasserstoffe, Plattformchemikalien wie organische Säuren und Alkohole, sowie Polymerbausteine und Feinchemikalien wie z.B. funktionalisierte Fettsäuren und Aromaten.
Zuschnitt
Alle Arbeiten zur Entwicklung nachhaltiger Bioprozesse für die effiziente Produktion von Energieträgern und Chemikalien.
Ziele
- Analyse und Steuerung von Bioprozessen auf zellulärer Ebene, dies beinhaltet u.a. Metabolic Engineering von Reinkulturen (z.B. Cyanobakterien, E. coli, Pseudomonaden…)
- Analyse und Steuerung von Bioprozessen mikrobieller Gemeinschaften, dies beinhaltet u.a. anaerobe Konversionen (Methanisierung von Biomasse/organischen Reststoffen und von Wasserstoff aus Überschussstrom, Carboxylat-Plattform, Syngas-Plattform)
- Entwicklung effizienter Reaktions- und Prozesstechnologie, dies beinhaltet u.a. Sensoren, Monitoring und Steuerung, Mehrphasensysteme, Biofilmreaktoren, Photobioreaktoren, Elektrobioreaktoren