Forschungsübersicht
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.
Weitere Informationen zu unseren aktuellen Forschungsthemen finden Sie hier:
Biologische Stoffproduktion- Vergleichende Genomanalysen selbst-gescreenter oleogener Hefen
- Lignozellulose: Evaluierung von Pyrolyseölen als Plattform für die Fermentation
- Synthesegasfermentation
- Production of lignocellulytic enzymes with chytridiomycetous fungi
- Prozesswässer aus thermochemischen Prozessen der Biomasseumwandlung zur mikrobiellen Stoffproduktion
- Etablierung einer „Oleobiotechnologie“: Produktion von Alkanen und Olefinen mit Hilfe oleogener Mikroorganismen
- Evaluierung von biotechnologischen Fermentationsprozessen für die Produktion von organischen Säuren im Industriemaßstab
- Evaluierung von Pyrolyseölen als Plattform für die Fermentation – Teilprojekt 2: Produktion von Malat mit A. oryzae
- Biotechnologische Verwertung von komplexen Neben- und Abfallströmen am Beispiel von Schwelwasser und Schwelwasserfraktionen
- Entwicklung eines biotechnologischen Enzymkaskaden-Prozesses zur Produktion chiraler beta-Aminosäuren
- Molecular Interaction Engineering (MIE), Teilprojekt Synthetische Reaktionskaskaden (SynCasc)
- Lignin-basierte Aromatische Aminosäuren
- Lignozellulose: Enzymatische und mikrobielle Synthese von maßgeschneiderten Biotensiden auf Basis von Lignozellulose
Abgeschlossene Projekte
- Prozessentwicklung zur Herstellung mikrobieller Biotenside
- Enzymatische Gewinnung enantiomerenreiner Verbindungen
- Herstellung nicht-proteinogener D- und L-Aminosäuren
- Mikrobielle bzw. enzymatische Verseifung sterisch gehinderter Nitrile
- Immobilisierung von Enzymen an magnetischen Partikeln
- Enzyme aus extremophilen Mikroorganismen für die technische Anwendung
- Biotechnologische Kultivierung mariner Schwämme
- Mykotoxine
- Polymere Tenside: Chemozymatische Synthese von Acylpeptiden
- Anwendung nitrilhydrolysierender Enzyme, linearer und cyclischer Amidasen zur Produktion von Feinchemikalien
- Evaluierung von biotechnologischen Fermentationsprozessen für die Produktion von organischen Säuren im Industriemaßstab
- Evaluierung von Pyrolyseölen als Plattform für die Fermentation – Teilprojekt 2: Produktion von Malat mit A. oryzae