Forschen • Ausbilden • Vernetzen
Für eine nachhaltige Bioökonomie

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Für eine nachhaltige Bioökonomie
Foto: Fotolia

Fokusthemenfeld “Modulare Biotransformationen zur Herstellung von Wertstoffen“

Die Produktion von Chemikalien und Materialien in einer nachhaltigen Bioökonomie ist durch neue Prozessketten gekennzeichnet, in denen die Biokatalyse mit Mikroorganismen und Enzymen eine wichtige Rolle spielt. Biogene Rohstoffe umfassen ein weites Spektrum von mehrjährigen Biomassepflanzen bis hin zu landwirtschaftlichen Abfallströmen. Dazu kommen vermehrt nichtbiogene Kohlenstoffquellen wie CO2 oder kommunale Abfallströme, wie beispielsweise Kunststoffabfälle. Um diesem breiten Spektrum an Ausgangsstoffen gerecht zu werden, muss das konventionelle „Ein Rohstoff – ein Produkt“-Konzept zu flexiblen und modularen „Multi-Rohstoff – Multi-Produkt“- Prozessketten weiterentwickelt werden, in denen Chemokatalyse und Biokatalyse kombiniert werden.

Die synthetische Biologie als Impulsgeber für die molekulare Biotechnologie liefert vielfältige neue Konzepte, um diesen veränderten Anforderungen zu begegnen. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die daraus resultierenden Produktionsprozesse und Produkte für die Praxis nutzbar und konkurrenzfähig gegenüber vorhandenen erdölbasierten Verfahren zu machen. Dabei bestehen die größten Erfolgsaussichten im Bereich höherwertiger Stoffe mit zum Teil neuen Funktionalitäten, das heißt Feinchemikalien, Naturstoffe oder Proteine. Da diese Stoffklassen komplexe Synthesewege aufweisen, sind modulare mehrschrittige Verfahren am erfolgversprechendsten. Auch bei der Nutzung von Nebenströmen bioökonomischer Prozessketten können erhebliche zusätzliche Wertschöpfungen erreicht werden, wenn neben den Hauptprodukten weitere wertvolle Feinchemikalien oder pharmazeutisch nutzbare Stoffe gewonnen werden können.

Projektbeispiele

iStock

CombiCom - Combinatorial creation of structural diversity for novel high-value compounds
Mai 2017 - Dezember 2020

Foto: IBG-1, Forschungszentrum Jülich

GLUFACT - Gluconobacter-Factory: Strains and processes for stereoselective oxidative conversion of renewable carbon sources to industrial products
Januar 2014 - Dezember 2016

Foto: iStock

R2HPBio - Renewables to high-performance bioplastics through sustainable production ways
Oktober 2018 - Dezember 2020

CoSens
01/14 – 12/14

 

 

Genetically encoded biosensors for dynamic and quantitative sensing of metabolic cofactors in subcellular compartments

 

 

Chemical Signalling (U Bonn)
Molekulare Enzymtechnologie, Biochemie der Pflanzen (HHU)

 

UstiLyse
01/14 – 12/14

 

 

Improving plant biomass conversion by Ustilago maydis for sustainable production of platform chemicals

 

 

Mikrobiologie (HHU)
Mikrobiologie (RWTH)

 

PNP-EXPRESS
01/14 – 12/15

 

 

Discovery and microbial production of natural products from plants

 

 

Systemische Mikrobiologie (FZJ)
Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)

 

BIOExpresSPro
01/14 – 12/16

 

 

Research and technology platform for the identfication production, secretion and optimization of enzymes

 

 

Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Systembiotechnologie, Systemische Mikrobiologie (FZJ)
Botanik und Molekulare Genetik, Biotechnologie (RWTH)

 

GLUFACT
01/14 – 12/16

 

 

Gluconobacter-Factory: Strains and processes for stereoselective oxidative conversion of renewable carbon sources to industrial products

 

 

Systemische Mikrobiologie (FZJ)
Botanik und Molekulare Genetik, Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Mikrobiologie und Biotechnologie (U Bonn)

 

FlowCom
07/14 – 09/15

 

 

Everything in Flow – New Compartments for Cascade Reactions

 

 

Physikalische Chemie, Enzymprozesstechnik (RWTH)
Bioorganische Chemie (HHU)

 

MoRe-Plant
07/14 – 06/16

 

 

Towards Alkaloids: Monooxygenases from Plants in Reaction Cascades

 

 

Bioorganische Chemie, Biochemie II (HHU)
Bioverfahrenstechnik, Biotechnologie, Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)

 

GreenGel
11/14 – 12/15

 

 

Bifunctional Nanogel-based Fertilizers for Controlled Nutrition of Plants

 

 

Biotechnologie, Funktionale und interaktive Polymere (RWTH)
Pflanzenernährung (U Bonn)

 

BioBreak
11/14 – 12/16

 

 

Enzymes for Biomass Breakdown

 

 

Molekulare Enzymtechnologie, Biochemie I (HHU)
Enzymprozesstechnik, Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

TPOT
01/15 – 12/15

 

 

A proof of concept for an E. coli hydroxylation platform with efficient terpene/terpenoid translocation through the outer membrane

 

 

Biotechnologie, Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)
Biochemie II (HHU)

 

P-ENG
01/15 – 12/16

 

 

Efficient phosphate recovery from agro waste streams by enzyme, strain and process engineering

 

 

Mikrobiologie, Biotechnologie (RWTH)
Systembiotechnologie (FZJ)
Technologie- und Innovationsmanagement (U Bonn)

 

CatIBs
01/15 – 12/17

 

 

Catalytically active inclusion bodies: New carrier-free enzyme immobilisates for biocatalysis

 

 

Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Systembiotechnologie (FZJ)

 

UstiOpt
03/15 – 03/16

 

 

Defining optimum growth conditions for Ustilago maydis to increase the production of recombinant proteins

 

 

Mikrobiologie (HHU)
Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

DiPro
04/15 – 03/16

 

Dirigent Proteins in Bioeconomy

 

Bioorganische Chemie (HHU)

Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)

ROXENSE
04/15 – 03/16

 

 

Efficient Redox sensing and engineering for optimization of biocatalysis

 

 

Mikrobiologie (RWTH)
Chemical Signalling (U Bonn)

 

MoniCon
04/15 – 03/16

 

 

Establishing online-methodology to monitor growth of single species in fungal consortia

 

 

Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Mikrobiologie (HHU)

 

BiFuProts
04/15 – 06/17

 

 

Bifunctional proteins for plant protection

 

 

Biotechnologie, Pflanzenphysiologie (RWTH)
Biochemie I (HHU)
Gartenbauwissenschaften (U Bonn)

 

VariSurf
09/15 – 11/16

 

 

Production of glycolipid variants for industrial application by smart genetic engineering

 

 

Molekulare Enzymtechnologie, Mikrobiologie (HHU)
Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

BioSAF
10/15 – 12/16

 

 

Carotenoid cleaving enzymes for efficient biosynthesis of Saffron      

 

 

Biotechnologie, Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)
Molekulare Enzymtechnologie (HHU)

 

RIPE
10/15 – 12/17

 

 

Ripening delay of climatric fruits by peptides

 

 

Biochemische Pflanzenphysiologie, Pharmazeutische und
Medizinische Chemie (HHU)
Biotechnologie, Funktionale und interaktive Polymere, (RWTH)
Gartenbauwissenschaften (U Bonn)

 

PrimACs
11/15 – 10/17

 

 

Priming-Active Compounds for Plant Protection

 

 

Pflanzenphysiologie, Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Bioorganische Chemie (HHU)

 

PectiLyse
11/15 – 10/17

 

 

Activation of intrinsic enzymes for degradation of plant biomass side-streams

 

 

Mikrobiologie (HHU)
Mikrobiologie, Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

BioCaPS
01/16 – 12/16

 

 

Structural insights of biohybrid catalysts for Polyactide synthesis               

 

 

Metallorganische Chemie, Biotechnologie (RWTH)
Biochemische Pflanzenphysiologie, Physikalische Biologie (HHU)

 

HiQFlux
11/16 – 12/17

 

 

Quantifying metabolic network operation in compartmentalized organisms – yeast as a eucaryotic model

 

 

Mikrobiologie (RWTH)
Systembiotechnologie (FZJ)

 

CombiCom
05/17 – 12/20

 

 

Combinatorial creation of structural diversity for novel high-value compounds

 

 

Molekulare Enzymtechnologie, Mikrobiologie, Synthetische Biologie, Bioorganische Chemie (HHU)
Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik (RWTH), Pflanzenwissenschaften (FZJ) Molekulare Phytomedizin, Technologie- und Innovationsmanagement (U Bonn)

 

Bio2
05/17 – 12/20

 

 

Integration of next generation biosurfactant production into biorefinery processes

 

 

Mikrobiologie, Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Bioverfahrenstechnik, Mikrobiologie, Fluidverfahrenstechnik,
Chemische Verfahrenstechnik (RWTH)
Systemforschung und Technologische Entwicklung (FZJ)

 

greenRelease
01/18 – 06/21

 

 

GreenRelease for Plant Health

 

 

Biotechnologie, Pflanzenphysiologie, Funktionale
und interaktive Polymere (RWTH)
Technologie- und Innovationsmanagement, Gartenbauwissenschaften, Molekularbiologie der Rhizosphäre (U Bonn)
Biochemische Pflanzenphysiologie, Pharmazeutische und Medizinische Chemie (HHU)
Pflanzenwissenschaften (FZJ)

 

HyImPAct
01/18 – 09/21

 

 

Hybrid processes for Important Precursor and Active pharmaceutical ingredient

 

 

Systembiotechnologie (FZJ)
Bioorganische Chemie (HHU)
Fluidverfahrenstechnik, Operations Management (RWTH)

 

HySyn
10/18 – 12/19

 

 

Fatty acid decarboxylases for hydrocarbon synthesis

 

 

Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)
Pflanzenwissenschaften (FZJ)

 

R2HPBio
10/18 – 12/20

 

 

Renewables to high-performance bioplastics through sustainable production ways

 

 

Bioanorganische Chemie, Fluidverfahrenstechnik (RWTH)
Makromolekulare Chemie (HHU)

 

XyloSens
10/18 – 03/21

 

 

Development of a xylose sensor toolbox for  microbial process monitoring and control

 

 

Systembiotechnologie (FZJ)
Physikalische Biologie (HHU)
Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

QuantiP
11/18 – 12/19

 

 

P-quantification in vivo and in vitro by Raman spectroscopy and NMR

 

 

Biotechnologie (RWTH)
Pflanzenwissenschaften, Analytik (FZJ)

 

GlycoHype
09/19 – 10/20

 

 

Synthesis of Glycosides by Hyperthermophilic Glycosidases

 

 

Biotechnologie und Biomaterialien, Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Molekulare Enzymtechnologie, Pharmazeutische und Medizinische
Chemie (HHU)

 

PepUse
09/19 – 02/21

 

 

Peptide adhesion promoters for user centered plant health applications

 

 

Biotechnologie (RWTH)
Physikalische Biologie (HHU)
Technologie- und Innovationsmanagement (U Bonn)

 

HaloEnz
09/19 – 08/21

 

 

Enzymatic halogenation: Enzyme identification,  characterization, application

 

 

Medizinische und Pharmazeutische Chemie, Bioorganische Chemie (HHU) Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)

 

TaiLead
08/20 – 10/21

 

 

Lead verification of tailored prodiginine derivatives

 

 

Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Bioorganische Chemie (HHU)
Molekulare Phytomedizin (U Bonn)

 

DesignR
08/20 – 10/21

 

Tailoring Biosurfactants – Production of Designer  Rhamnolipids

 

Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Fluidverfahrenstechnik (RWTH)