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Archive for the ‘Biotechnologie’ Category

Photo by Inmortal Producciones on Pexels.com

In der Logistik ist der Einsatz von Drohnen längst ein öffentlich diskutiertes Thema – von der Essenslieferung bis zum Versandhandel sollen autonome Transportdrohnen statt Pizza- oder Postbote die Bestellungen zur Haustür bringen. Auch in der Intralogistik von Unternehmen oder beim schnellen Transport von Blutproben laufen Versuche zum Drohneneinsatz. Nun sollen die fliegenden Helfer auch das Labor erobern.

Und sie klopfen schon an die Tür: Bei ThyssenKrupp Steel haben autonome Drohnen bereits die ersten Tests bestanden. Anstelle eines Werksmitarbeiters, der zweimal täglich mit dem PKW übers Werksgelände fährt, liefert eine autonom fliegende Drohne 

In einem Pilotversuch die Rohstoffproben zur zentralen Qualitätskontrolle und senkt dabei die Lieferzeiten um bis zu 70%.

Doch auch innerhalb des Labors könnten Drohnen wichtige Aufgaben übernehmen. Der Laborausrüster Hudson Robotics gab im April 2019 eine Entwicklungspartnerschaft mit Physical Sciences Inc (PSI) bekannt. Die beiden Unternehmen wollen gemeinsam neue Technologien für das Probenhandling entwickeln. Dabei sollen die Drohnen Proben innerhalb des Labors transportieren. Sie werden zudem an die Laborautomations-Software angebunden: So sollen die Drohnen zum richtigen Gerät dirigiert werden, wo sie ihre Proben abladen. Die Software startet die Messung; nach erledigter Arbeit holt die Drohne die Proben wieder am Messgerät ab.

Der Hersteller Scentroid sieht eine wesentliche Chance für den Einsatz von Drohnen auch bei der Probennahme und in-situ-Messung: In schwer zugänglichen Bereichen z.B. über Industrieanlagen können die Geräte nach Angaben der Firma bis zu 30 Chemikalien messen und schicken die Werte zusammen mit ihrer genauen Position an die Bodenstation.

Werden Drohnen das Labor der Zukunft prägen? Oder sind ganz andere Technologien ausschlaggebend für effizientere Workflows und bessere Integration in Prozessentwicklung und Produktion? Diskutieren Sie mit beim PRAXISforum Lab of the Future am 3. und 4. September 2019. Erfahren Sie von Herstellern und Anwendern, was heute schon „state of the art“ ist, und entwickeln Sie gemeinsam neue Ideen im Creativity Lab. Programm und Anmeldung unter https://dechema.de/FutureLab.html

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Kiel hat sich über die letzten Jahre und Jahrzehnte zu einer Hochburg der Algenforschung entwickelt. Und mittlerweile sind die ersten Unternehmen am Markt, die zeigen, dass sich mit Mikroalgen auch Geld verdienen lässt. Wir stellen die „Algenszene“ im hohen Norden vor.

Mit dem Meer kennt man sich aus in Kiel, der Landeshauptstadt an der Ostseeküste. Und so hat man das, was andernorts erst seit einigen Jahren als Zukunftstechnologie gilt, schon seit Jahrzehnten im Blick. Schlagzeilen, die Tourismusexperten Schweißperlen auf die Stirn treiben, sind für die Algenforscher Alltag: Denn in der Ostsee, genauer in der Kieler Förde, wird schon seit 2000 eine Algenfarm mit der Braunalge Laminaria saccharina betrieben. Durch die Kombination von Algen und Muscheln in einer marinen multitrophischen Aquakultur produziert die Kieler Meeresfarm nachhaltige Lebensmittel und Produkte für die Kosmetikherstellung in Bioqualität. Seit 2014 existiert zudem eine Forschungsplattform für die Offshore-Algenkultur, die in einem gemeinsamen Projekt der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Firma Coastal Research Management (CRM) und der Firma Sea & Sun Technology entwickelt wurde. CRM ist eine Plattform für unabhängige Experten im Küsten- und Meeresbereich. Mit über 250 Studien, Gutachten und Forschungsprojekten zählt sie zu den starken Akteuren auf diesem Gebiet.

Laminaria Saccharina (By Bjoertvedt – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=37206632)
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„Es gibt keine einfachen Antworten und wenn, dann sind sie falsch“, sagte Dr. Klaus Schäfer, Vorsitzender der DECHEMA, zu Beginn des diesjährigen DECHEMA-Tages. Das trifft wohl auch auf die Frage nach dem Gentechnikrecht zu, die im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Vorträge und der Podiumsdiskussion stand.

Die beiden Sprecher Prof. Dr. Christine Lang, Co-Vorsitzende des Bioökonomierates, und Prof. Dr. Christian Jung, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, waren sich einig, dass das Gentechnikrecht der EU neu geregelt werden müsse. Eine einfache Antwort ist das trotzdem nicht, denn die wissenschaftlichen Grundlagen und die öffentliche sowie politische Diskussion sind hochkomplex. 2018 hatte der EuGH Genome Editing mit CRISPR/Cas als Gentechnik eingestuft, so dass mit dieser Methode erzeugte Arten von Nutzpflanzen und -tieren strengen Zulassungsverfahren und der Kennzeichnungspflicht unterliegen, wenn sie als Lebensmittel in den Handel kommen sollen.

Doch CRISPR ist nicht gleich CRISPR: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit der sogenannten „Gen-Schere“ unterschiedlich stark ins Erbgut einzugreifen. So können lediglich einzelne Sequenzen des Genoms gezielt verändert oder ausgeschaltet werden (CRISPR SDN1), um Pflanzen beispielsweise resistent gegenüber Schädlingen zu machen, ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Trockenheit oder Hitze zu erhöhen oder den Stärkegehalt zu steigern. Bei dieser Methode wird kein fremdes Erbgut eingefügt. Es handelt sich also um Mutationen, wie sie auch auf natürliche Weise oder durch klassische Mutagenese, z.B. durch den Einsatz von  Strahlung oder Chemikalien, entstehen können. Klassisch erzeugte Mutationen werden zwar von der EU als Gentechnik eingestuft, unterliegen aber einer Ausnahmeregelung, so dass so produzierte Arten seit Jahren auf deutschen Tellern landen. Die Grapefruit Ruby ist ein Beispiel.

„Organismen, die mit CRISPR SDN1 entstehen, sind identisch mit Produkten, die mit älteren zugelassenen Verfahren erzeugt werden“, sagte Christine Lang. „Daher stellt sich die Frage, warum sie unterschiedlich sicher sein sollen, zumal CRISPR quasi keine Nebeneffekte hat, während bei spontanen Mutationen durch Bestrahlung tausende von Off-Target-Effekten entstehen.“ Auch Christian Jung unterstrich, dass von CRISPR keine höheren Gefahren ausgingen als von traditioneller Züchtung.

Podiumsdiskussion zum Thema Gentechnikrecht

In der Praxis werde es ohne Neuregelung bald zu rechtlichen Problemen kommen, so Christian Jung. Denn die meisten Länder, z.B. die USA, Japan oder Australien, sehen CRISPR nur dann als Gentechnik an, wenn das Erbgut stark verändert oder fremdes Genmaterial eingeführt wird. CRISPR SDN1 gilt dort nicht als gentechnische Veränderung und muss deshalb in diesen Ländern auch nicht gekennzeichnet werden. Doch ohne Kennzeichnung ist CRISPR im Produkt nicht erkennbar oder nachweisbar. Wie sollen Händler entscheiden, was sie importieren dürfen und was nicht, um die Regularien und Kennzeichnungspflicht in Europa einzuhalten?

Prof. Dr. Christian Jung, Prof. Dr. Christine Lang und Prof. Dr. Kurt Wagemann auf dem Podium beim DECHEMA-Tag 2019

Ein anderes Argument für eine Neuregelung des EU-Gentechnikrechts sind die Vorteile von CRISPR. Das Verfahren ist sehr präzise, schnell und dadurch günstiger als klassische Züchtungsmethoden oder die älteren Verfahren der Mutagenese. Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung wird es immer wichtiger, ertragreichere und widerstandsfähigere Arten zu züchten. Außerdem können Lebensmittel durch CRISPR gesünder werden, erklärt Christine Lang, wenn geneditiertes Soja beispielsweise weniger ungesunde Transfette bildet oder weniger Pflanzenschutzmittel nötig sind, weil Pflanzen durch die gezielte Mutation vor Schädlingen geschützt sind. Nützliche Anwendungen, die in der EU durch das Urteil des EuGH nicht mehr erforscht und entwickelt werden, so Christian Jung. Damit die Vorteile genutzt und Risiken gleichzeitig vorgebeugt werden können, sei eine Neuregelung nötig. Dafür empfiehlt der Bioökonomierat u. a. abgestufte Genehmigungs- und Zulassungsverfahren und dass die Anwendung von Genome Editing registriert und überwacht wird.

Am Ende des DECHEMA-Tages steht die Erkenntnis: Um zu Lösungen zu kommen, die Umwelt und Verbraucher zu schützen und gleichzeitig Forschung und Innovation zu ermöglichen, müssen noch viele Antworten gefunden werden. Eine Aufgabe, an der sich Politik, Wissenschaft und Gesellschaft beteiligen müssen.

Sie möchten mehr über die Aktivitäten der DECHEMA im Bereich Bioökonomie und Biotechnologie erfahren? Besuchen Sie unsere Themenseite oder abonnieren Sie unseren kostenfreien Newsletter – damit bleiben Sie immer auf dem Laufenden!

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Letzte Woche stellten wir im ersten Teil des Interviews mit der DECHEMA-Preisträgerin 2018 Dörte Rother ihre wissenschaftliche Arbeit vor. Im zweiten Teil geht es um die Frage, wie der Schritt in die industrielle Umsetzung gelingt und warum die Chancen dafür derzeit außerhalb Deutschlands besser stehen.

Wo sehen Sie die größte Hürde bei der industriellen Umsetzung?

Die größte Hürde sind die Katalysatorkosten. Daran sind auch schon industrielle Umsetzungen mit Kooperationspartnern gescheitert. Die Enzymkaskaden selbst funktionieren sehr gut, wir halten alle Spezifikationen ein und erreichen auch die nötigen Produktkonzentrationen. Aber die Kosten für die Enzyme lassen sich schwer senken, besonders für kleinere Ansätze. Was im ganz großen Maßstab vielleicht akzeptabel wäre, ist bei Volumina von ein paar Hundert oder Tausend Liter nicht kompetitiv.

Dazu kommt, dass viele klassische pharmazeutische Firmen oft nicht die nötigen Lizenzen für Arbeiten mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen haben. Wird die günstige Ganzzellformulierung gewählt, muss nachgewiesen werden, dass die eingesetzten Zellen wirklich tot sind, wenn sie geliefert werden, sonst sind die entsprechenden Zulassungen notwendig. Generell  treten wir gegen bestehende, lang etablierte Prozesse an. Wenn man vorhandene Prozesse verändert, braucht man besonders im Pharmabereich oft eine neue Zulassung; das kann teuer und langwierig werden.

Sie arbeiten in letzter Zeit verstärkt mit internationalen Partnern – warum?

Wir stellen fest, dass in letzter Zeit zunehmend mehr Interesse beispielsweise von chinesischen Firmen für unsere enzymatischen Ansätze kommen. In China wurden die Umweltauflagen verschärft, und es kann passieren, dass Unternehmen, die sie nicht einhalten, stillgelegt werden. Damit eröffnet sich für uns eine Chance – wir treten eben nicht gegen bestehende Referenzprozesse an und haben damit eine bessere Position, um unsere biokatalytischen Kaskaden umzusetzen.

Wie sind Sie auf dieses Forschungsgebiet gekommen?

Ich habe Biologie studiert, aber schon im Grundstudium gemerkt, dass mich der Schwerpunkt Biotechnologie besonders interessiert, und mich dann in Richtung Biokatalyse und Bioverfahrenstechnik spezialisiert. Biokatalyse eröffnet alternative Synthesemöglichkeiten mit vielen Aspekten, die für Nachhaltigkeit relevant sind. Das ist mir besonders wichtig.

Wo sehen Sie die Zukunft Ihrer Forschungsansätze?

Je reiner und komplexer das Produkt, desto ökonomischer ist ein multi-enzymatischer Prozess. Besonders im Pharmabereich lohnt es sich, mit hochselektiven Biokatalysatoren zu arbeiten, weil wir es viel mit optisch aktiven Produkten zu tun haben, die hochrein hergestellt werden müssen – da können Enzyme ihre Vorteile voll ausspielen. Bei nicht-optisch aktiven Bulkprodukten ist die chemische Synthese vielfach schneller und günstiger.

Würde man die ökologischen Kosten zusätzlich berücksichtigen, zum Beispiel über Zertifikate für CO2 oder ökologisch sensible Lösungsmittel, würde sich das Verhältnis möglicherweise zugunsten grüner Syntheseansätze aus der Chemie und verstärktem Einsatz von Enzymen (die ja selber untoxisch sind) verschieben. Wir sehen ja am chinesischen Beispiel, wie ein solcher Umbruch aussehen kann. Auch hier steigt das Bewusstsein für Nachhaltigkeits-Aspekte. Ich glaube, dass es wichtig ist, jetzt Lösungen zu entwickeln, die man hervorholen kann, wenn sie gebraucht werden. Die Autoindustrie ist da ein gutes Beispiel – es ist gut, vorbereitete Alternativen wie die Elektromobilität zu haben, die weiterentwickelt werden können, wenn sich die Rahmenbedingungen ändern, statt bei Null anzufangen.

Ich kann mir vorstellen, dass ein ähnlicher Bewusstseinswandel auch bei der Produktion von Materialien und Pharmaka kommen wird, und in diesem Bereich sehen wir uns.

https://dechema.de/Veranstaltungen/DECHEMA_Tag+2019.html

Was sind Ihre nächsten Vorhaben?

Ich glaube an die Vorteile von Enzyme, aber ich glaube, es gibt auch Fälle, wo der Einsatz chemischer Katalysatoren günstiger sein kann, nicht nur ökonomisch sondern ebenfalls in Bezug auf die Ökobilanz. So haben wir in mehrschrittigen Synthesen auch schon ein Enzym gegen Phosphatpuffer, in dem die Kaskade sowieso stattfand, ersetzen können. Da das Startsubstrat optisch sehr rein war, fand der Phosphat-vermittelte Schritt ebenfalls mit hohen Selektivitäten zu einem reinen Produkt mit drei optisch aktiven Zentren statt. Ein schönes Beispiel dafür, dass man immer den besten Katalysator verwenden sollte, der zur Verfügung steht. Egal, welcher Natur er ist. Und dies nach ökonomischen und ökologischen Kriterien bewerten sollte.

Wir arbeiten gerade mit Kooperationspartnern daran, nicht nur chemische Katalysatoren und Enzyme miteinander zu kombinieren, sondern diese in hybriden Prozessen mit mikrobiellen Zellfabriken zu koppeln. Die Zellfabriken können beispielsweise aus nachwachsenden Rohstoffen wie Bagasse sowohl die aromatischen als auch die aliphatischen Ausgangsstoffe für unsere Kaskaden herstellen. Wie sehen die Schnittstellen aus, wie lassen sich chemo-enzymatische Kaskaden mit lebenden Ganzzellkatalysatoren kombinieren, an welchen Stellen muss ich aufreinigen? – das sind sehr spannende Fragestellungen, mit denen wir uns beschäftigen.

Was wäre Ihr persönliches Traumprojekt?

Ich würde gerne zusammen mit akademischen und industriellen Partnern einen Prozess komplett von den nachwachsenden Rohstoffen bis zum hochreinen Produkt entwickeln und umsetzen, und das vom Labor bis zum Industriemaßstab. Ein solcher kompletter hybrider Prozess könnte dann als Blaupause für andere Prozesse dienen. In einigen Kooperationsprojekten sind wir auf einem guten Weg, diesem Ziel näher zu kommen.

Ich denke, wir brauchen gute Modellprozesse, damit Firmen auf den Zug aufspringen. Und dann bräuchten wir die politischen Rahmenbedingungen, um den Wandel hin zu solchen Prozessen zu vollziehen.

Auf der anderen Seite arbeiten wir aber auch am Verständnis von Enzymkaskaden im deutlich grundlagenorientierteren Bereich. Hier versuchen wir derzeit, Enzyme in ihrer Aktivität durch externe Stimuli regulieren können. Je komplexer eine Enzymkaskade wird, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit von Nebenproduktbildungen. Wir lösen das bisher über räumliche Trennung, also Kompartimentierung und modulare Prozesse. Das geht gut. Meine Vision ist aber, alles in einem Topf durchführen zu können und die Enzyme je nach Bedarf „ein- und auszuschalten“. Am besten kombiniert mit einer Feedbackschleife, bei der die Inline-Analytik signalisiert „das erste Substrat ist aufgebraucht, schalte Stufe 2 ein“. An so einem Konzept arbeiten wir gerade. Wir möchten ausdrücklich nicht die Expression regeln, sondern das Enzym selbst, und das ist herausfordernd. Hier arbeiten wir mit Licht und Mikrotemperaturen als Stimuli und hoffen so, eines Tages einen derartig geregelten Eintopfreaktor präsentieren zu können. Einzelne Aspekte klappen bereits, aber bis alle Schritte ineinander greifen wird es noch eine Weile dauern.

Die beiden Beispiele zeigen, dass wir sowohl akademische Herausforderungen angehen als auch die (spätere) Applikation im Sinn haben. Ich finde, es ist unsere Aufgabe als Wissenschaftler, auch die Anwendung zu sehen und zu versuchen, die Ergebnisse in neue Technologien umzusetzen. So können wir nachhaltige Prozesse entwickln, die ökologische und ökonomische Aspekte verbinden und so bestenfalls unseren ökologischen Fußabdruck reduzieren, selbst wenn wir nicht bereit sind, an unserem bereits erworbenen hohen Lebensstandard zu rütteln. Über den letzten Punkt sollte man auch diskutieren – aber das ist eine ganz andere Geschichte.

Wenn Sie mehr über die Arbeit von Dörte Rother erfahren oder mir ihr ins Gespräch kommen möchten – kommen Sie zum DECHEMA-Tag 2019 am 23. Mai 2019 ins DECHEMA-Haus!

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Dörte Rother erhält am 23. Mai 2019 den DECHEMA-Preis 2018

Chirale Substanzen selektiv herstellen – was für den „klassischen“ Chemiker eine der größten Herausforderungen ist und in der chemischen Katalyse im wahrsten Sinne des Wortes hochkomplexe Strukturen erfordert, leisten Enzyme quasi im Handumdrehen. Dennoch ist ihre industrielle Anwendung alles andere als trivial, alleine schon wegen der Kosten. Wir sprachen mit der DECHEMA-Preisträgerin 2018 Prof. Dr. Dörte Rother über ihre wissenschaftliche Arbeit, die Herausforderungen bei der Umsetzung und ihr „Traumprojekt“. Im ersten Teil erklärt sie uns ihre Vorgehensweise, um auf Basis synthetischer Enzymkaskaden wettbewerbsfähige Prozesse zu entwickeln.

Worum geht es in Ihrer wissenschaftlichen Arbeit?

Wir arbeiten an synthetischen Enzymkaskaden. Das bedeutet, dass Enzyme miteinander kombiniert werden, die in der Natur so nicht vorkommen. Beim Metabolic Engineering werden Enzyme kombiniert, die zumindest teilweise auch in der Natur gemeinsam in synthetischen Pathways auftreten. Unser Ansatz ist, für jeden Syntheseschritt den besten Katalysator zu finden (der übrigens auch mal ein chemischer Katalysator sein kann) und diese dann zu kombinieren. Der „Baukasten“, den wir dafür nutzen, enthält Enzyme, die alle ungefähr die gleiche Reaktion unterstützen, aber sich in ihren Selektivitäten ein bisschen unterschieden. So werden leicht unterschiedliche Substrate akzeptiert oder die gewonnenen Produkte unterscheiden sich hinsichtlich ihrer optischen Aktivität – das ist besonders für den Pharmabereich sehr relevant. Wenn ich diese Enzyme mit ihren verschiedenen Selektivitäten kombiniere, bekomme ich nicht nur ein Produkt, sondern habe eine Technologieplattform für eine ganze Bandbreite von Produkten.

https://dechema.de/Veranstaltungen/DECHEMA_Tag+201

Arbeiten Sie dabei zellfrei?

Zellfrei zu arbeiten ist der einfachste Weg, aber: wir möchten die Lücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung schließen und unsere Kaskaden in industrielle Prozesse bringen. Das heißt, wir müssen ähnlich hohe Produktkonzentrationen erzielen wie in chemischen Synthesen, ohne deutlich teurer zu werden. Enzyme sind sehr selektiv und arbeiten unter ökologisch vorteilhaften Bedingungen – keine hohen Drücke, keine toxischen Additive, moderate Temperaturen; das sind Pluspunkte, besonders, wenn die Nachhaltigkeit im Fokus steht. Zudem sind Biokatalysatoren einfach durch Erwärmung inaktivierbar, ohne toxische Abfälle zu hinterlassen. Lauter gute Gründe, Enzyme als Katalysatoren einzusetzen.  Aber die Herstellungskosten für Enzyme sind hoch, besonders für gereinigte Enzyme. Deshalb arbeiten wir, wenn möglich, mit ganzen, oft gefriergetrockneten Zellen. Das ist circa 10fach günstiger. Diese Zellen können auch wiederverwertet oder kontinuierlich eingesetzt werden. Dazu kann man die ganzen Zellen zurückhalten oder auch gereinigte Enzym immobilisieren. Letzteres sollte möglichst kombiniert werden – also Aufreinigung und Immobilisierung in einem Schritt – alles andere ist kaum wettbewerbsfähig.

Wie genau funktioniert Ihr Ganzzellverfahren?

Die Zellen, die wir einsetzen,  sind gefriergetrocknet und daher überwiegend nicht mehr lebensfähig. Eigentlich ist das die einfachste Form der Immobilisierung: Die Enzyme, die in hohen Konzentrationen in den Zellen vorliegen, sind etwas geschützt, wir können mit vergleichsweise hohen Substratkonzentrationen arbeiten, und die Zellen lassen sich hinterher abtrennen und wieder einsetzen. Zu den Zellen geben wir dann Substrate, Lösungsmittel und eine bestimmte Menge Puffer, um gute Umsätze zu erlangen. Zumindest bei Substraten wie Ketonen konnten wir sogar im reinen Substrat ohne Zugabe weiterer Additive arbeiten. Bei sehr reaktiven und toxischen Substraten wie Aldehyden braucht man allerdings Lösungsmittel, um Deaktivierungen zu vermeiden. Wir versuchen, in den Standardsystemen der chemischen Synthese zu arbeiten. Nur so erreichen wir hohe Produktkonzentrationen beispielsweise auch mit schwer wasserlöslichen Aromaten und können das Produkt hinterher auch wieder abtrennen.

Und wie gelangt das Substrat in die Zelle?

Wir wissen es nicht ganz genau, gehen aber davon aus, dass die Membran sehr porös oder teilweise gar nicht mehr vorhanden ist. Jedenfalls haben wir bei diesem Verfahren kaum Diffusionshemmnisse. Unter dem Elektronenmikroskop sieht man, dass die E. coli-Zelle um ca. ein Drittel geschrumpft ist, aber ihre Form behält. Zumindest in den von uns gewählten mikro-wässrigen Reaktionsbedingungen zeigten nur ca. 10 % der Zellen Löcher oder andere Veränderungen. Gerade für die Industrie sind solche Ganzzellprozesse attraktiv, und sie funktionieren gut.

Worauf achten Sie bei der Prozessentwicklung besonders?

Die nachhaltige Produktion ist mir sehr wichtig. Wir verwenden zum Beispiel Lösungsmittel, die nachhaltige Kriterien erfüllen – also nicht toxisch sind und möglichst auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt wurden. Die Biokatalyse hat eine „Kinderkrankheit“: Sie ist sehr „grün“, was die Prozessbedingungen betrifft, aber am Ende liegt das Produkt oft in niedrigen Konzentrationen in einem wässrigen System vor. Um es daraus abzutrennen, wird sehr viel Lösungsmittel benötigt. Alternativ ist es möglich, in mikro-wässrigen Reaktionssystemen zu arbeiten, so wie wir es mit den gefriergetrockneten ganzen Zellen, wenn möglich, tun, um Vorteile bei der Produktaufarbeitung zu haben.

Wir versuchen, eine effektive Aufarbeitung in die Prozessentwicklung zu integrieren. Dazu planen wir von Anfang an, wie wir das Produkt am Ende aufreinigen können, und forschen parallel an den verschiedenen Prozessschritten, um den besten Gesamtprozess zu entwickeln.

Der 2. Teil des Interviews erscheint am 2. April. Dann fragen wir nach den Hürden bei Industriekooperationen, und Dörte Rother verrät uns ihr „Traumprojekt“.

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Das US Biomass Research and Development (BR&D) Board hat eine gemeinsame Strategie mehrerer Bundesbehörden vorgestellt, mit der die Entwicklung innovativer Technologien beschleunigt werden soll, um die nationalen Biomasse-Ressourcen besser für die Produktion kostengünstiger Biokraftstoffe, Bioprodukte und Bioenergie zu nutzen. Das Papier mit dem Titel The Bioeconomy Initiative: Implementation Framework wurde vom B&RD Board entwickelt – eine behördenübergreifende Kooperation unter dem gemeinsamen Vorsitz des US-Agrarministeriums und des US-Energieministeriums.

“Die sich entwickelnde Bioökonomie bietet eine Möglichkeit, neue Märkte für Landwirtschaft und Forst zu entwickeln und zu erweitern und gleichzeitig die Nachhaltigkeit der modernen Wirtschaft und Umwelt auf breiter Linie zu steigern“, sagt USDA Deputy Under Secretary for Research, Education, and Economics Scott Hutchins. “Strategische Investitionen aus Bundesmitteln dienen der Entwicklung von Technologien für die Bioökonomie, die Chancenauf erneuerbare Wertschöpfungsketten, Arbeitsplätze und wirtschaftliche Entwicklung versprechen.“

“Ein wesentlicher Nutzen der Bioökonomie-Initiative ist die Möglichkeit, den Effekt von staatlichen Investitionen in Bioenergie zu maximieren und die Innovationen in der Bioökonomie zu beschleunigen“, erklärt Energy Department Assistant Secretary for Energy Efficiency and Renewable Energy Daniel Simmons. “Biobasierte Technologie können vielfältige, bezahlbare heimische Quellen für Energie und andere Produkte erschließen und Verbraucher und Unternehmen so mit zusätzliche zuverlässiger und sicherer Energie versorgen.“

 The Bioeconomy Initiative: Implementation Framework skizziert einen Ansatz, wie die Iniative umgesetzt werden kann. Das Strategiepapier wird als Rahmen für die Mitglieder des BR&D Board dienen, um die Verantwortung der Regierung klarer herauszustellen und innovative und nachhaltige Technologien zu beschleunigen, die zu einer sicheren, zuverlässigen, bezahlbaren und langfristigen Versorgung der USA mit Energie und Gütern beitragen können.

Das Papier formuliert Ziele und Handlungsempfehlungen, um Wissens- und Technologielücken auf diesen Gebieten zu schließen:

  • Fortschrittliche Systeme auf Algenbasis
  • Genetische Optimierung, verbesserte Produktion, Management und Logistik der Rohstoffbasis
  • Biomasse-Konversion und Kohlendioxidnutzung
  • Transport, Verteilungsinfrastruktur und Verwendung
  • Analytische Betrachtung der Bioökonomie
  • Nachhaltigkeit der Bioökonomie

Das Strategie-Papier zählt Handlungen auf, mit denen die Unsicherheit bei der Technologieentwicklung angegangen werden kann und Ressourcen und Fähigkeiten aus Regierung, Wissenschat und Industrie besser genutzt werden können. Außerdem sollen Public-Private-Partnerships initiiert werden und technische Informationen erarbeitet werden, um Entscheidungsträger und Politik besser zu informieren.

Das BR&D Board umfasst Vertreter der DOE, USDA, U.S. Department of Transportation, U.S. Department of the Interior, U.S. Department of Defense, U.S. Environmental Protection Agency, National Science Foundation und das Office of Science and Technology Policy innerhalb des Executive Office of the President.

Quelle: Pressemitteilung des United States Department of Agriculture vom 5. März 2019

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Der Vorsitzende der DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie, Prof. Dr. Roland Ulber, überreicht den DECHEMA-Hochschullehrer-Nachwuchspreis für Biotechnologie an Jun.-Prof. Dr. Alexander Grünberger

Der DECHEMA-Hochschullehrer-Nachwuchspreis für Biotechnologie 2019 geht an Jun.-Prof. Dr. Alexander Grünberger, Universität Bielefeld. Mit seinem Vortrag „Einzelzellbioreaktoren in der Biotechnologie: Science oder Fiction?“ überzeugte er nicht nur die Jury, sondern auch das Publikum der Frühjahrstagung. Drei Kandidaten hatten die Gelegenheit, in einem Vortrag ihre fachliche Exzellenz darzustellen, gleichzeitig ihre Ergebnisse aber auch verständlich und spannend zu vermitteln.

Alexander Grünberger beschäftigt sich in seiner Forschung mit der Entwicklung mikrofluidischer Einzelzellbioreaktoren und deren Anwendung im Bereich Biotechnologie und Bioverfahrenstechnik. Mit solchen „Einzelzellbioreaktoren“ können Prozesse auf der Ebene individueller Zellen statt anhand des statistischen Verhaltens von großen Populationen untersucht werden. So lassen sich Wachstum oder Metabolismus einzelner Zellen räumlich und zeitlich aufgelöst beobachten.

Alexander Grünberger stellte die Möglichkeiten dieser noch jungen Technologie in seinem Vortrag anschaulich dar und verwies dabei gleichzeitig auf die derzeit noch vorhandenen Grenzen. Damit überzeugte er Jury und Publikum nicht nur von seiner wissenschaftlichen Arbeit, sondern auch davon, dass er seine Themen auch Studierenden auf Bachelor-Niveau verständlich nahebringen kann – ein wichtiges Kriterium für die Vergabe des DECHEMA-Hochschullehrer-Nachwuchspreises.

Alexander Grünberger studierte Bioingenieurwesen an der Universität Karlsruhe/KIT, fertigte seine Dissertation am Forschungszentrum Jülich an und promovierte 2014 an der RWTH Aachen. Anschließend war er als Postdoktorand am Forschungszentrum Jülich tätig, bevor er 2017 eine Junior-Professur an der Universität Bielefeld übernahm. Alexander Grünberger erhielt mehrere Auszeichnungen und Stipendien, darunter den Bioeconomy PhD Award 2014 des Bioeconomy Science Center, den VAAM PhD Award 2015 und eine Helmholtz Postdoctoral Fellowship 2016.

Der DECHEMA-Hochschullehrer-Nachwuchspreis für Biotechnologie wird jährlich an eine Wissenschaftlerin oder einen Wissenschaftler vergeben, die im Rahmen eines Vortrags sowohl hohe fachliche Exzellenz als auch die Fähigkeit bewiesen haben,  ihr Fachwissen in hervorragender Weise an Studierende zu vermitteln. Er ist mit 1500 Euro dotiert.

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