Industrielle Biotechnologie – ein interdisziplinäres Feld

Das Ziel der industriellen oder weißen Biotechnologie ist die Nutzung von Mikroorganismen oder Enzymen für die Herstellung von klassischen Industrieprodukten wie Chemikalien oder Treibstoffen. Dabei nutzt die industrielle Biotechnologie verschiedene Methoden:

Nachhaltige Bioprozesse erfordern nachhaltig zur Verfügung stehende Substrate

Konkret beschäftigt sich die Gruppe für Industrielle Biotechnologie mit der Entwicklung von Bioprozessen, die für eine nachhaltige Biokreislaufwirtschaft wichtig sind. Ziel ist die Herstellung wertgeschöpfter Produkte wie Bioplastik (z. B. PLA) oder Treibstoffe (e-fuels) auf CO₂-neutrale und ressourcenschonende Weise.

Aus diesem Grund verwenden wir Substrate, die auf CO₂ und erneuerbarer Energie basieren, sogenannte C1-Substrate. Diese können gasförmig (z. B. Synthesegas: CO/H₂/CO₂) oder flüssig (Methanol oder Ameisensäure) sein und mithilfe von chemischer Katalyse effizient hergestellt werden. Alternativ kann auch Biomasse, die nicht für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion verwendet wird zu Synthesegas umgewandelt werden (Stichwort Biomassevergasung). Gekoppelt mit natürlich vorkommenden Mikroorganismen die diese C1-Substrate in verschiedene Produkte wie etwa Alkohole oder organische Säuren umwandeln können so nachhaltige Routen für Produkte der chemischen Industrie oder den Transportsektor etabliert werden.

Acetogene: vielversprechende Biokatalysatoren für industrielle Bioprozesse

Acetogene sind eine Gruppe von Bakterien die C1-Substrate direkt für Wachstum und Metabolitproduktion verwenden. Die Fähigkeit C1-Substrate mit hoher Kohlenstoff- und Energieeffizienz umzuwandeln, macht Acetogene zu sehr interessanten Mikroorganismen für die Anwendung in industriellen Bioprozessen. In der Gruppe für Industrielle Biotechnologie beschäftigen wir uns daher intensiv mit der Nutzbarmachung dieser faszinierenden Mikroorganismen. Dazu verwenden wir mikrobielle Stammentwicklung, um Acetogene gentechnisch zu verändern (z. B. neue Produkte). Parallel dazu entwickeln wir kontinuierliche Bioprozesse wie beispielsweise Gasfermentationen für die effiziente Umwandlung von C1-Substraten. Gekoppelt mit Methoden der Systembiologie (z. B. -omics Technologien oder metabolic modeling) erzeugen wir so ein verbessertes Verständnis für die Physiologie und den Metabolismus von Acetogenen, welches als Ausgangspunkt zur weiteren Stammverbesserung dient.