Die chemische oder industrielle Biotechnologie gilt als eine der zukünftigen Schlüsseltechnologien der Bioökonomie und nutzt enzymatische und mikrobielle Systeme, um auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen eine Vielzahl von Basis- und Feinchemikalien, Kraftstoffen, Materialien und Pharmavorprodukten herzustellen. Mit Hilfe der Biochemie, Biokatalyse, Bioinformatik, Bioverfahrenstechnik, Elektrobiotechnologie, Mikro- und Molekularbiologie und synthetischen Biologie werden neue nachhaltige Produktionsverfahren
entwickelt und optimiert.
Forschungsgruppen
Projekthighlights
Die Natur hält eine Vielfalt von Biokatalysatoren (Enzymen) bereit, um biogene Substrate effizient umzuwandeln. Den Ansprüchen der technischen Prozesse genügen diese Enzyme aber nur selten, weshalb diese unter anderem in ihrer Robustheit optimiert werden müssen. Auch zur Synthese neuer biobasierter Produkte bedarf es speziell designter Enzyme mit neuen Mechanismen und Spezifitäten. Mit der Verbindung aus proteinchemischen Vorhersagen, mikrofluidischer Ultra-Hoch-Durchsatz-Analytik und Machine-Learning arbeiten die beiden Professoren Dominik Grimm (Bioinformatik) und Volker Sieber (Chemie Biogener Rohstoffe) gemeinsam daran, die neuartigen Enzyme zu entwickeln.
Vibrio natriegens ist der am schnellsten wachsende, nicht-pathogene Organismus auf unserem Planeten, der sich unter optimalen Bedingungen in weniger als zehn Minuten verdoppeln kann. Diese außergewöhnliche Fähigkeit macht dieses Bakterium zu einem vielversprechenden neuen Plattformorganismus, um generell Produktivitäten zu steigern und Produktionskosten zukünftiger biotechnologischer Prozesse deutlich zu senken. Um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, entwickelt die Professur für Mikrobielle Biotechnologie (Prof. Blombach) neuartige Produktionsverfahren, um aus biogenen Rohstoffen unter Nutzung von Vibrio natriegens Chemikalien und Treibstoffe zu produzieren.
Die Analyse und Sichtung großer Metagenom-Bibliotheken nach funktionellen Enzymen soll durch die Etablierung einer Mikrofluidikplattform in Kombination mit zellfreier Enzymeproduktion ermöglicht und angewandt werden.
Im Projekt arbeitet die TUM zusammen mit weiteren Partnern aus der Forschung an der mikrobiellen Produktion von Basischemikalien auf Basis von Prozesswässern, die als Nebenprodukt oder Reststrom bei der thermochemischen Umwandlung von Biomasse entstehen.
Xylan-reiche Biomasse-Reststoffströme fallen in der Verarbeitung von biogenen Rohstoffen in großer Menge an. Ziel ist die Entwicklung einer biotechnologischen Plattform zu deren gezielten Nutzung u.a. für die Produktion von Hydrokolloiden und verzweigten Alkanen als nachhaltige Schmierstoffadditive.
