Start der ersten drei FocusLabs im Frühjahr 2017

Bei der ersten FOCUS FUND-Ausschreibung 2016 wurden drei Projekte ausgewählt. Zwei beziehen sich auf das Fokusthemenfeld „Integrated biorefineries for sustainable production and processing“, eins auf das Fokusthemenfeld „Modular biotransformations for high-value chemicals“.  Im ersten Quartal 2017, voraussichtlich in der zweiten Februarwoche,  soll die zweite FOCUS FUND-Ausschreibung BioSC-intern veröffentlicht werden.

FocusLab AP³: Advanced Pulping for Perennial Plants

Im Rahmen einer nachhaltigen Bioökonomie sollen Rohstoffe und Chemikalien vermehrt auf Basis von Biomasse anstelle von Erdöl bereitgestellt werden. Bioraffinerie-Konzepte der ersten Generation zielen dabei auf die Nutzung von Holz oder Feldfrüchten ab. Während die Verfügbarkeit von Holz limitiert ist, steht die stoffliche Nutzung von Feldfrüchten in Konkurrenz zur Nahrungserzeugung. Bioraffineriekonzepte der zweiten Generation zielen dagegen auf die Nutzung von lignocellulosehaltiger Biomasse wie beispielsweise landwirtschaftlichen Restströmen oder mehrjährigen Pflanzen ab. Innerhalb des FocusLabs AP³ soll das Konzept einer neuen Bioraffinerie für die nachhaltige Umsetzung von Biomasse aus mehrjährigen Pflanzen unter Verwendung der OrganoCat-Technologie etabliert und ökonomisch validiert werden.

AP³ vereint weltweit führende Expertise in Pflanzenwissenschaften, technischer Chemie, Verfahrenstechnik sowie Technologie- und Innovationsmanagement. Durch innovative Anbauverfahren sowie Züchtung mit modernsten Geno- und Phänotypisierungsmethoden soll das Potenzial mehrjähriger Pflanzen für Applikationen in der Bioraffinerie erhöht werden. Die technische Umsetzung des OrganoCat-Prozesses soll durch Etablierung geeigneter verfahrenstechnischer Operationen für Downstream und Scale-Up auf einen höheren Technologie-Reifegrad (TRL) gebracht werden. Begleitend wird das AP³-Konzept unter ökonomischen und gesellschaftlichen Gesichtspunkten evaluiert.

Projektleiter: Dr. Holger Klose, Institut für Biologie I, RWTH Aachen University

FocusLab Bio²: Integration of next generation biosurfactant production into biorefinery processes

Herkömmliche Tenside, die häufig als Detergentien oder Emulgatoren Anwendung finden, werden weitgehend aus Erdöl hergestellt und üben wegen ökologischer Toxizität und schwieriger Abbaubarkeit petrochemischer Grundstoffe einen negativen Einfluss auf die Umwelt aus. Biotenside sind hingegen natürliche Produkte mikrobiellen Ursprungs, die sich durch eine gute biologische Abbaubarkeit und Variantenreichtum mit hochspezialisierten Eigenschaften auszeichnen. Im Rahmen des FocusLabs Bio² soll ein Bioraffinerieprozess für die Herstellung von Rhamnolipiden (RLs) und Mannosylerythritol Lipiden (MELs) im Sinne einer nachhaltigen Bioökonomie entwickelt werden.

 Eine wirtschaftliche Produktion von Biotensiden im industriellen Maßstab ist bislang durch hohe Rohstoffkosten, aufwändige Herstellungsprozesse und geringe Produktivität stark eingeschränkt. Die Interdisziplinarität der beteiligten Arbeitsgruppen sowie das modulare Konzept der Bioraffinerie Forschungsinfrastruktur im neuen NGP²-Gebäude der RWTH Aachen University stellen eine gute Basis dar, um einen innovativen und konkurrenzfähigen Gesamt-Prozess zu entwickeln. Inhalt des Projektes sind die rekombinante Stammoptimierung, die verbesserte Verwertung nachwachsender Rohstoffe, fortgeschrittene Fermentationskonzepte und Prozesskontrollstrategien, integrierte Downstream-Processing-Technologien, Rezyklierung von Biomasse, Nährstoffen und Prozesswasser und neu entwickelte analytische Methoden zur nachhaltigen Produktion von Biotensiden der nächsten Generation.

Projektleiter: Dr. Lars Regestein, AVT - Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik, RWTH Aachen University

FocusLab CombiCom: Combinatorial creation of structural diversity for novel high-value compounds

Das FocusLab „CombiCom“ verfolgt das Ziel, mithilfe der Synthetischen Biologie eine nachhaltige Produktion von neuen, wertvollen Naturstoffen zu ermöglichen. Unter den Naturstoffen stellen die sogenannten Sekundärmetabolite eine vielversprechende Quelle für bioaktive Substanzen dar. Sie können als chemische Grundstrukturen für die Entwicklung neuer Agrochemikalien und Pharmazeutika dienen, die dringend benötigt werden, um in Zeiten zunehmender Resistenzentwicklungen z.B. neue Pflanzenschutzmittel oder Antibiotika bereitzustellen. Im FocusLab „CombiCom“ werden mit neuen molekularbiologischen Methoden bekannte und neue Naturstoffe produziert sowie deren Wirksamkeit für den Pflanzenschutz und für pharmazeutische Anwendungen evaluiert. Parallel zu diesen biologischen Forschungsansätzen werden die Akzeptanz für Produkte aus synthetisch-biologischen Verfahren in der Bevölkerung analysiert und Strategien zu deren Markteinführung entwickelt.

CombiCom verfolgt also einen integrativen und zugleich interdisziplinären Ansatz, der die Kompetenzen von Experten aus Biologie, Chemie, Ingenieur- und Gesellschaftswissenschaften vereint. So soll langfristig ein Paradigmenwechsel in der chemischen Industrie erreicht werden, indem klassisch chemische Synthesen durch nachhaltige mikrobielle Bioproduktion ergänzt oder sogar ersetzt werden.

Projektleiterin: Dr. Anita Loeschcke, Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET), Heinrich Heine-Universität Düsseldorf