Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige BioÖkonomie

Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige BioÖkonomie
FocusLab HyImPAct

Hybrid processes for Important Precursor and Active pharmaceutical ingredients

 

Aktuell beruhen industrielle Bioprozesse hauptsächlich auf einem „Ein Substrat - Ein Produkt“-Konzept. Im Gegensatz dazu erfordert die Implementierung einer nachhaltigen Bioökonomie den Aufbau hochvernetzter Wertschöpfungsnetzwerke basierend auf „Multi Substrat – Multi Produkt“-Prozessen in Bioraffinerien. Die Etablierung solcher Prozesse benötigt die enge Integration von mikrobiellen Biotransformationen, enzymatischen Reaktionskaskaden, chemischen Syntheseschritten, Produktaufreinigung und techno-ökonomischen Analysen, nachfolgend als „hybride Prozesse“ bezeichnet. Aufgrund der inhärenten Komplexität, fehlender wissenschaftlicher Grundlagen und technischer Risiken steht die Entwicklung hybrider Prozesse noch am Anfang.

 

Im FocusLab HyImPAct soll ausgehend von D-Xylose als nachwachsender Rohstoffquelle ein komplexer hybrider Beispielprozess für die kombinierte Synthese von Bulk-Chemikalien und hochwertigen Substanzen entwickelt werden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Produktion von drei Pharmazeutika ((1R,2R)-1-(3-Hydroxyphenyl)propane-1,2-Diol, Metaraminol und (1S,3S,4R)-1-(2-Bromophenyl)-3-Methyl-1,2,3,4-Tetrahydroisoquinoline-4,6-Diol) sowie deren Vorstufen, den Bulk-Chemikalien Pyruvat, L-Alanin und 1,4-Butandiol.Corynebacterium glutamicum wird hierbei als ein Plattformorganismus dienen und hinsichtlicheiner kohlenstoffeffizienten Umsetzung von D-Xylose optimiertwerden. Für die Synthese der gewählten Zielprodukte werden Bio- und Chemotransformationsschritte gekoppelt. Zur effizienten Aufreinigung der Vorstufen und Endprodukte werden Methoden zur in-situ Produktabtrennung optimiert.

 

Alle Arbeiten werden durch technoökonomische Analysen unterstützt, wobei insbesondere die bereits etablierten Produktionsverfahren mit den in HyImPAct entwickelten alternativen Verfahren verglichen werden. Gleichzeitig werden neue Modelle und Werkzeuge für die Planung, Auswertung und Optimierung hybrider Prozesse entwickelt.

Eine ausführliche Projektbeschreibung finden Sie auf der englischsprachigen Seite von HyImPACT.

Projektleiter


Dr. Stephan Noack
IBG-1: Biotechnologie, Quantitative Microbial Phenotyping
Forschungszentrum Jülich
Leo-Brandt-Str.
52426 Jülich
Email: s.noack@fz-juelich.de