Bioraffineriekonzepte zur Verwertung von lignocellulosehaltiger Biomasse sind ein vielversprechender Ansatz, um in einer biobasierten Wirtschaft die Versorgung mit Rohstoffen und Energie sicher zu stellen. Im Rahmen des FocusLab AP³ etablierte ein interdisziplinäres Team aus acht Partnern ein neuartiges Bioraffineriekonzept: Mehrjährige Pflanzen, auf marginalen Böden kultiviert, werden mittels OrganoCat-Technologie zu Plattformchemikalien wie Cellulose, Zucker und Lignin umgesetzt.  

Das FocusLab Bio² zielte auf die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen Bioraffinerieprozesses für die Herstellung von biobasierten Tensiden ab. Rhamnolipide und Mannosylerythritol-Lipide wurden durch rekombinante Stämme von Pseudomonas putida bzw. Ustilago maydis hergestellt. Das Projekt kombinierte die Stammoptimierung mit der Prozessentwicklung sowie mit in-situ-Ansätzen zur Produktrückgewinnung. Eine sozioökonomische Bewertung begleitete das Prozessdesign bis hin zur Evaluierung im technischen Maßstab.

Um wirtschaftlich tragfähige Bioraffinerie-Konzepte aufzubauen, ist die Entwicklung von eng miteinander verknüpften Bio- und Chemotransformationen sowie maßgeschneidertem Downstream Processingerforderlich. Auf Basis dieser hybriden Produktionsprozesse können Bioraffinerien zu ökologisch und ökonomisch arbeitenden „Multi-Substrat-zu-Multi-Produkt“-Fabriken entwickelt werden. Im Rahmen des FocusLabs HyImPAct wurde dazu ein erster hybrider Demonstratorprozess zur Herstellung von Plattformchemikalien und pharmazeutisch aktiven Verbindungen entwickelt.

Im Rahmen des FocusLabs CombiCom wurden Sekundärmetabolit-Stoffwechselwege nutzbar gemacht, um Naturstoffe und darauf aufbauende neue Derivate für die Entwicklung von Wirkstoffen für den Agrar- und Pharmasektor zur Verfügung zu stellen. Im Hinblick auf eine potentielle Markteinführung wurde dies begleitet durch das Testen relevanter Bioaktivitäten der Verbindungen und durch eine Evaluation der gesellschaftlichen Akzeptanz von Produkten aus synthetisch-biologischen Verfahren.

Das FocusLab greenRelease zielte darauf ab, den Einsatz von Fungiziden und Herbiziden signifikant zu reduzieren. Die greenRelease-Technologie basiert auf Mikrogel-Containern, die Wirkstoffe langsam freisetzen, und blattbindenden Ankerpeptide. In Feldversuchen der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen wurde im Vergleich mit herkömmlichen Produkten der gleiche Schutz gegen die Apfelschorfkrankheit mit einem 3-fach reduzierten Fungizideinsatz erzielt. Parallel dazu wurde eine regulatorische und wirtschaftliche Bewertung durchgeführt.

Das Rheinische Revier wird sich in den nächsten Jahren sehr verändern und soll zu einer Modellregion für eine nachhaltige Bioökonomie werden. Diese gesamtgesellschaftliche Aufgabe ermöglicht seltene Einblicke in die Art und Weise, wie derartige Transformationsprozesse funktionieren. Doch nicht nur das – es lässt sich auch wertvolles Wissen für die Zukunft gewinnen.

Die MS Wissenschaft mit der Ausstellung zum Wissenschaftsjahr Bioökonomie 2020/21 ist wieder unterwegs. Auch auf der Tour 2021 ist das Exponat „Algenflipper“ mit Beteiligung des BioSC an Bord. Die Anlegetermine in NRW sowie weitere aktuelle Informationen zu Terminen und Ausschreibungen finden Sie hier.

Bitte vormerken: Am 28. September findet der NRW-Doktorandentag 2021 statt, diesmal mit dem Thema „Future Food - Sustainable and efficient production“.