In der Forschung beschäftigen sich ca. 20 Mitarbeiter/innen im Hinblick auf die Entwicklung der Biotechnologie in einer zukünftigen Bioökonomie mit Themenschwerpunkten der Biotechnologischen Stoffproduktion und Biokatalyse.

In allen Projekten besteht dabei eine enge Zusammenarbeit mit anderen Instituten und Abteilungen am KIT, Helmholtz-Einrichtungen und Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft.

„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.

„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.

„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 Folgprodukten.

"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.