close search
SkaDES
Enzymprozesse als Schlüssel zu nachhaltigen Tensiden und Feinchemikalien

Mit dem Verbundprojekt SkaDES (Skalierung enzymatischer Plattformprozesse in Natural Deep Eutectic Solvents) entwickelt das Technikum Laubholz gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie und der Technischen Universität Hamburg neue Ansätze für eine klimafreundlichere Chemie. Das Projekt setzt sich zum Ziel, neuartige, umweltfreundliche und aus nachwachsenden Ressourcen gewonnene Lösemittelsysteme für enzymatische Reaktionen zu etablieren. Die Anwendungsmöglichkeiten in der Kosmetik-, Pharma- und Lebensmittelindustrie sind dabei vielfältig.

 

Ziel ist es, Biotenside und Feinchemikalien energie- und ressourcenschonend zu produzieren und die Prozesse so weiterzuentwickeln, dass sie wirtschaftlich im industriellen Maßstab effizient eingesetzt werden können. Dabei werden statt herkömmlicher chemischer Verfahren Enzyme als biologische Katalysatoren und Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) als natürliche, umweltfreundliche Lösungsmittel genutzt.

 

*NADES sind Lösungsmittel, die vollständig aus natürlichen, nachwachsenden und nicht-toxischen Komponenten bestehen.

Ziele und wissenschaftlicher Ansatz
Zentrales Ziel von SkaDES ist es, enzymatische Reaktionen in NADES aus dem Labor in den halbtechnischen Maßstab zu überführen und ihre technische Machbarkeit zu bewerten. Als Modellreaktionen dienen die Lipase-katalysierte Racematspaltung von Menthol sowie die (mechano-)enzymatische Synthese von Glycolipiden, einer wichtigen Klasse von Biotensiden. Die NADES werden in größeren Mengen hergestellt, um die Machbarkeit des Einsatzes als Reaktionsmedien für die Biokatalyse zu evaluieren. Die Reaktionen werden in skalierbaren Reaktorsystemen mit einer Inline-Erfassung zentraler Prozessparameter mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) begleitet, um das Verhalten der Enzyme in diesen neuen Medien präzise zu verstehen und um die Reaktionsparameter zu optimieren. Weiterhin sollen skalierbare Verfahren zur Aufreinigung (Abtrennung und Wiederverwendung der Enzyme und Reaktionskomponenten sowie Aufarbeitung der Produkte) entwickelt werden.
Schaum_square
Ziele und wissenschaftlicher Ansatz
Zentrales Ziel von SkaDES ist es, enzymatische Reaktionen in NADES aus dem Labor in den halbtechnischen Maßstab zu überführen und ihre technische Machbarkeit zu bewerten. Als Modellreaktionen dienen die Lipase-katalysierte Racematspaltung von Menthol sowie die (mechano-)enzymatische Synthese von Glycolipiden, einer wichtigen Klasse von Biotensiden. Die NADES werden in größeren Mengen hergestellt, um die Machbarkeit des Einsatzes als Reaktionsmedien für die Biokatalyse zu evaluieren. Die Reaktionen werden in skalierbaren Reaktorsystemen mit einer Inline-Erfassung zentraler Prozessparameter mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) begleitet, um das Verhalten der Enzyme in diesen neuen Medien präzise zu verstehen und um die Reaktionsparameter zu optimieren. Weiterhin sollen skalierbare Verfahren zur Aufreinigung (Abtrennung und Wiederverwendung der Enzyme und Reaktionskomponenten sowie Aufarbeitung der Produkte) entwickelt werden.
Die Rolle des
Technikum Laubholz
Das Technikum Laubholz ist dort aktiv, wo Forschung in Anwendung übersetzt wird: bei der Prozessentwicklung und -skalierung. Das Team überführt vielversprechende Laboransätze in den halbtechnischen Maßstab, legt Reaktorsysteme und Prozessketten aus und bewertet Energie- und Rohstoffeffizienz unter realistischen Bedingungen. Durch diese Arbeit entsteht mehr als ein wissenschaftlicher Erkenntnisgewinn: Es werden konkrete, skalierbare Prozesslösungen erarbeitet, die perspektivisch in industrielle Strukturen integriert werden können.
TLH_Technikum_Laubholz_Biolabor_square
Die Rolle des
Technikum Laubholz
Das Technikum Laubholz ist dort aktiv, wo Forschung in Anwendung übersetzt wird: bei der Prozessentwicklung und -skalierung. Das Team überführt vielversprechende Laboransätze in den halbtechnischen Maßstab, legt Reaktorsysteme und Prozessketten aus und bewertet Energie- und Rohstoffeffizienz unter realistischen Bedingungen. Durch diese Arbeit entsteht mehr als ein wissenschaftlicher Erkenntnisgewinn: Es werden konkrete, skalierbare Prozesslösungen erarbeitet, die perspektivisch in industrielle Strukturen integriert werden können.
Projektpartner

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Technische Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Das KIT entstand 2009 als Zusammenschluss der Universität Karlsruhe (TH) mit dem Forschungszentrum Karlsruhe. Prof. Dr.-Ing. Dirk Holtmann leitet das Teilinstitut „Elektrobiotechnologie“ am „Institut für Bio- und Lebensmitteltechnologie“ des KIT.

 

Das Institut für Technische Biokatalyse der TU Hamburg (TUHH), geleitet durch Herrn Prof. Dr. Andreas Liese, beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Entwicklung von industriell relevanten Biotransformationen und der FTIR-basierten inline-Analytik.

 

Gegen Ende des Projekts werden die Partner einen gemeinsamen Demonstrator entwickeln und testen. Dieser ermöglicht einen zügigen Transfer in industrielle Anwendungen. Während des Projekts werden die Forschungspartner durch einen Industriebeirat unterstützt.

 

Gefördert wird das Projekt über das Förderprogramm „Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen“ des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH). Projektträger ist die Fachagentur für Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen e.V. (FNR).

Projektpartner-SkaDes-2_Square
Projektpartner

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Technische Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Das KIT entstand 2009 als Zusammenschluss der Universität Karlsruhe (TH) mit dem Forschungszentrum Karlsruhe. Prof. Dr.-Ing. Dirk Holtmann leitet das Teilinstitut „Elektrobiotechnologie“ am „Institut für Bio- und Lebensmitteltechnologie“ des KIT.

 

Das Institut für Technische Biokatalyse der TU Hamburg (TUHH), geleitet durch Herrn Prof. Dr. Andreas Liese, beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Entwicklung von industriell relevanten Biotransformationen und der FTIR-basierten inline-Analytik.

 

Gegen Ende des Projekts werden die Partner einen gemeinsamen Demonstrator entwickeln und testen. Dieser ermöglicht einen zügigen Transfer in industrielle Anwendungen. Während des Projekts werden die Forschungspartner durch einen Industriebeirat unterstützt.

 

Gefördert wird das Projekt über das Förderprogramm „Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen“ des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH). Projektträger ist die Fachagentur für Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen e.V. (FNR).

News – Projektmeeting SkaDes:
Das Projekt SkaDes ist gestartet!

Gemeinsam mit unseren Partnern erforschen wir skalierbare Bioprozesse. Beim Projektmeeting am TLH in Göppingen konnten wir uns zum aktuellen Stand der Teilprojekte austauschen und das vor Kurzem eingeweihte Biolabor besichtigen.

zum Newsbeitrag
Ihre Ansprechpartnerin

Katrin Salzmann

Projektleitung

katrin.salzmann@technikumlaubholz.de

jetzt kontaktieren