Current Research Projects

The Chair of Technical Biology deals in research and teaching with questions from the three major biotechnological sub-areas of biological substance production, biocatalysis and bioproduct processing.
Übersicht Forschung BMBF,BMEL
Bioökonomiestrategie

The Organizational Unit Technical Biology of the BLT belongs to the Faculty of Chemical and Process Engineering and started its work in August 2003.

Around 20 people are involved in research with a view to the development of biotechnology in a future bioeconomy with a focus on biotechnological substance production and biocatalysis.

In all projects there is close cooperation with other institutes and departments at KIT, Helmholtz facilities and institutes of the Fraunhofer-Gesellschaft.

Projects

"Fermentation of Gaseous Substrates"

AkOR Dr. Anke Neumann

Gaseous substrates such as synthesis gas (CO, CO2, H2) are available either as waste stream from the steel industry or from the bioliq® plant. As the sole source of carbon and energy they enable the production of organic acids and alcohols by anaerobic synthesis gas fermentation or the production of H2 by aerobic thermophilic utilisation of waste gases containing CO + O2. Gas fermentation thus represents a promising alternative to previously established biorefinery concepts. However, the process and microbiology still need to be optimised.

 

"New enzymatic synthesis routes to biosurfactants and plastic prepolymers" – Prof. Dr. Christoph Syldatk

Hydrolytic enzymes such as lipases, esterases, glycosidases or peptidases can also be used for regio- and stereoselective syntheses by selecting suitable reaction conditions. Current work is concerned with the synthesis of biosurfactants and plastic prepolymers based on building blocks from renewable raw materials. The reactions are performed in aqueous solutions and in unusual reaction media. New and innovative immobilization techniques are used to stabilize and easily reuse the enzymes involved in the reaction.

 

 

 

 

"Microbial production of single-celled oils and dicarboxylic acids" – Dr.-Ing. Katrin Ochsenreither

Single-celled oils and dicarboxylic acids produced microbially from residual and renewable raw materials can be used as starting compounds for the synthesis of bioplastics, among other things. The object of this project is the investigation of the suitability of lignocellulose and pyrolysis oil fractions as substrates and their further processing into interesting secondary products.

"Chemoenzymatic reaction cascades to unusual amino acids"AkR Dr. Jens Rudat

und DFG-Nachwuchsgruppe Dr.-Ing. Ulrike Engel

40% of our medicines and 20% of agrochemicals contain chiral amines and amino acids (AS) as a functional group. A particular challenge for their production is the synthesis of AS whose structure differs from that of proteinogenic AS, e.g. d-AS, β-AS or AS with an unusual side chain. For this purpose, the Biocatalysis Working Group pursues interdisciplinary approaches from organic chemistry, microbiology, biochemistry, bioinformatics and (bio)process engineering in order to obtain these substances from the lignin content of plant waste with the aid of enzymes in the long term.

Textüberschrift

Enzymatische Syntheserouten

„Neue enzymatische Syntheserouten zu Biotensiden und Kunststoffpräpolymeren“ – Prof. Dr. Christoph Syldatk

Hydrolytische Enzyme wie Lipasen, Esterasen, Glykosidasen oder Peptidasen lassen sich durch Wahl geeigneter Reaktionsbedingungen auch für regio- und stereoselektive Synthesen einsetzen. In laufenden Arbeiten geht es um die Synthese von Biotensiden sowie von Kunststoff-Präpolymeren auf Basis von Bausteinen aus nachwachsenden  Rohstoffen. Die Reaktionen werden durchgeführt  in wässrigen Lösungen und in ungewöhnlichen Reaktionsmedien. Zur Stabilisierung und zur einfachen Wiederverwendung der an der Reaktion beteiligten Enzyme werden dabei neue und innovative Immobilisierungstechniken eingesetzt.

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Fermentation gasförmiger Substrate

„Fermentation gasförmiger Substrate“

AkOR Dr. Anke Neumann

Gasförmige Substrate wie z.B. Synthesegas (CO, CO2, H2) sind entweder als Abfallstrom der Stahlindustrie oder aus der bioliq®-Anlage verfügbar. Als alleinige Kohlenstoff- und Energiequelle ermöglichen sie die Produktion von org. Säuren und Alkoholen durch anaerobe Synthesegasfermentation oder die Produktion von H2 durch aerobe thermophile Verwertung von CO + O2-haltigen Abfallgasen. Die Gasfermentation stellt damit eine zukunftsträchtige Alternative zu bisher etablierten Bioraffineriekonzepten dar. Prozess und Mikrobiologie müssen aber noch optimiert werden.

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Pyrolyseöl - Fermentation
Fermentation Pyrolyseöl

Mikrobielle Produktion von Einzellerölen und Dicarbonsäuren“ – Dr.-Ing. Katrin Ochsenreither

Aus Reststoffen und nachwachsenden Rohstoffen mikrobiell hergestellte Einzelleröle und Dicarbonsäuren lassen sich u.a. als Ausgangsverbindungen zur Synthese von Biokunststoffen einsetzen. Gegenstand dieses Projektes ist die Untersuchung der Eignung von Lignocellulose- und Pyrolyseölfraktionen als Substrat sowie ihre Weiterverwertung zu interessanten Folgeprodukten.

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From Soil to Pharmacy

Chemoenzymatische Reaktionskaskaden zu ungewöhnlichen Aminosäuren“ – AkR Dr. Jens Rudat

und DFG-Nachwuchsgruppe Dr.-Ing. Ulrike Engel

 

40% unserer Medikamente und 20% der Agrochemikalien enthalten chirale Amine und Aminosäuren (AS) als funktionelle Gruppe. Eine besondere Herausforderung für deren Produktion stellt die Synthese von AS dar, deren Struktur von jener der proteinogenen AS abweicht, z.B. d-AS, β-AS oder AS mit ungewöhnlicher Seitenkette.

Hierzu verfolgt die AG Biokatalyse interdisziplinäre Ansätze aus organischer Chemie, Mikrobiologie, Biochemie, Bioinformatik und (Bio‑)Verfahrenstechnik, um diese Substanzen mit Hilfe von Enzymen langfristig aus dem Ligninanteil von Pflanzenabfällen zu gewinnen.

Former projects