Erneuerbare Energien

StarchSub zielt darauf ab, einen ressourceneffizienten Bioprozess zur direkten enzymatischen Herstellung von Wellpappenleim aus unterschiedlichen Mehlsorten zu entwickeln. Der Ansatz ersetzt das konventionelle Stein‑Hall‑Verfahren, das auf der energie- und wasserintensiven Isolierung und Modifizierung von Stärke vor der Leimherstellung beruht.

Durch den Wegfall der Stärkeisolierung und die Ermöglichung einer direkten Mehlumwandlung besitzt StarchSub das Potenzial, den ökologischen Fußabdruck der Wellpappenherstellung deutlich zu reduzieren, indem der Energieverbrauch und der Wasserbedarf der Stärkeproduktion eliminiert werden.

Der StarchSub‑Prozess ist so konzipiert, dass er in bestehende industrielle Wellpappenanlagen nachgerüstet werden kann, die derzeit mit Stein‑Hall‑Prozesstechnologie ausgestattet sind. Dadurch werden Investitionskosten minimiert und eine schnelle industrielle Implementierung erleichtert.

StarchSub ist ein ZIM‑gefördertes Verbundprojekt zwischen der Professur für Bioverfahrenstechnik am TUM Campus Straubing (TUMCS BVT) und der Bauer‑Verfahrenstechnik GmbH (BVG). TUMCS BVT ist verantwortlich für die Entwicklung maßgeschneiderter Enzymmischungen für die mehlbasierte Leimherstellung sowie für die Etablierung eines prädiktiven Modells zur Bestimmung der optimalen Enzymformulierung in Abhängigkeit von Mehltyp und ‑zusammensetzung. BVG wird die gesamte Prozessarchitektur entwerfen und eine Pilotanlage errichten, um die technische und wirtschaftliche Machbarkeit des Verfahrens unter industrienahen Bedingungen nachzuweisen.

Verschiedene Industriezweige, wie etwa die Körperpflege- und Reinigungsmittelindustrie, sind auf sogenannte rheologische Modifizierer, wie z.B. Polyacrylate, angewiesen, um Fließeigenschaften von Produkten zu regulieren. 

Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsprojektes ist, diese Polyacrylate, die bislang noch aus Mineralöl gewonnen und daher nur schwer biologisch abbaubar sind, durch natürliche Biopolymere, wie Polysaccharide, zu ersetzen. 

Daher befasst sich dieses Forschungsprojekt mit der fermentativen Herstellung dieser Exopolysaccharide mit Hilfe eines bakteriellen Mikroorganismus. Im Weiteren soll dieses Verfahren in größere Maßstäbe hochskaliert und ein Verfahren zur Produktaufreinigung entwickelt werden, dass das bisherige kosten- und energieintensive Verfahren ersetzen soll.

Kontakt: Melissa Grundwürmer M. Sc.

MEC-2G BIO ist ein Forschungsprojekt, das sich auf die Entwicklung skalierbarer Multi-Enzym-Cocktails für die effiziente Herstellung biobasierter Produkte konzentriert. Das Projekt verbindet statistische Prozessoptimierung mit industrieller Biotechnologie, um die Enzymleistung, -stabilität und Produktionseffizienz zu verbessern. Im Rahmen des Projekts ist das TUM BVT für die Entwicklung, Skalierung und Optimierung von Fermentations- und nachgelagerten Verarbeitungstechnologien vom Labor- bis zum Pilotmaßstab verantwortlich, einschließlich der Produktion im Pilotmaßstab im TUM Bio Scale-Up Center.

Wegweisende Lösungen für eine effizientere Abwasserreinigung

Das Projekt NEON ist eine vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz geförderte Forschungsinitiative, die sich auf die weitere Steigerung der Effizienz in der Abwasserreinigung konzentriert. Am TUM Campus Straubing untersuchen wir in Partnerschaft mit der Straubinger Entwässerung und Reinigung (SER) innovative Methoden, um bestehende städtische Wasserwirtschaftsanlagen in nachhaltigere und kosteneffizientere Systeme umzuwandeln.

Durch den Einsatz unserer Expertise in der Verfahrenstechnik streben wir an, den Stickstoffgehalt im Wasser weiter zu senken, um negative Umweltauswirkungen zu minimieren. Hierzu erforschen wir innovative physikalische und elektrochemische Verfahren, um unerwünschten Sauerstoffeintrag während des Denitrifikationsprozesses zu eliminieren. Letztlich wird das Projekt NEON die Grundlage für neue Ansätze schaffen, um die technische Herausforderung zu bewältigen, bestehende Anlagen an ehrgeizigere Umweltstandards anzupassen und gleichzeitig Kosten sowie den Energieverbrauch zu senken.

Kontakt: Hernan Alejandro Rosero Vega M. Sc. 

Die Entwicklung von neuen Prozesswegen zur Herstellung von Isobutanol aus industriellen Abfallströmen, insbesondere unter Verwendung von Weizenstrohhydrolysat, ist einer der Aspekte des Projekts. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines nachhaltigeren Weges zur Isobutanolproduktion unter Verwendung verschiedener Stämme von Corynebacterium glutamicum. Darüber hinaus ist das Testen, Entwickeln und Etablieren von Methoden zur in-situ-Produktabtrennung ein weiterer Aspekt des Projekts. 

Kontakt: Jennifer Borger M. Sc.

Die Forschung konzentriert sich auf die optimale Regelung industrieller Fermentationsprozesse, die bei der Verwendung von Hydrolysaten aus landwirtschaftlichen Reststoffen von Chargenschwankungen betroffen sind. Das Hauptziel besteht darin, das volle Potenzial von Bioprozessdaten auszuschöpfen, eine schnellere Fehlerbehebung zu ermöglichen, die Prozessautomatisierung zu verbessern und den Bedarf an zeitaufwändigen und kostspieligen Offline-Messungen durch die Entwicklung kontinuierlich trainierter, validierter und verbesserter, auf Hybridmodellen basierender Softsensoren zu reduzieren. Die Prozesssteuerung umfasst die Kombination von Echtzeitdaten von Hardwaresensoren mit speziell entwickelten Modellen, um nicht messbare Parameter online vorherzusagen.

Kontakt: Nico Geisler M. Sc.

Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der Produktion, dem Scale-up und der Weiterverarbeitung von Exopolysacchariden mit verschiedenen Mikroorganismen für unterschiedliche Anwendungen. Die Entwicklung solcher Produkte birgt bestimmte Herausforderungen wie die oftmals hohe Viskosität, die Empfindlichkeit der Produkte gegenüber Wasser- und Umweltbedingungen und die Maßstabsvergrößerung. Die Überwindung solcher Hürden und die Entwicklung nachhaltiger, biologisch abbaubarer Materialien ist das Hauptziel der Forschung.

Kontakt: Venessa Dsouza M. Sc.

Bei bestimmten biotechnologischen Produktionsverfahren nimmt die Viskosität des Reaktionsmediums mit steigender Produktkonzentration zu. Dies ist besonders wichtig für die mikrobielle Biopolymerproduktion, bei der der Sauerstofftransfer mit fortschreitender Fermentationsreaktion limitiert wird. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, konventionelle Reaktorsysteme für solche Anwendungen zu verbessern und zu erneuern, indem additive manufacturing (AM) und computational fluid dynamics (CFD) als Testplattformen eingesetzt werden. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Optimierung spezifischer Phasen, einschließlich der Rückgewinnung des Endprodukts, wobei die wirtschaftliche Tragfähigkeit des gesamten Herstellungsprozesses im Vordergrund steht.

Konakt: Juan Mariño Jara M. Sc.

Das Ziel dieses Projekts ist Methanol, das aus CO2 hergestellt werden kann, in Form eines fermentativen Prozesses in antioxidativ-wirkende Stoffe umzusetzen. Diese sind von besonderer Bedeutung für die Futtermittelindustrie, um Futtermittel mit erhöhtem Fettgehalt zu stabilisieren. Das Ziel dieser Forschungsarbeit ist es ein methanol-basiertes Produktionsverfahren zu entwickeln und zu optimieren, welches aus der Fermentation mit dem Mikroorganismus Yarrowia lipolytica und der nachfolgenden Aufarbeitung der Zielsubstanzen besteht. Dabei beinhaltet das Projekt von Beginn an ökonomische Machbarkeitsstudien, um die Wirtschaftlichkeit sicherzustellen.

Kontakt: Ulf Stegemeyer M. Sc. 

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Transfernetzwerk zur Beschleunigung der Industriellen Bioökonomie (TransBIB) hat zum Ziel, die Abhängigkeit Deutschlands von nicht erneuerbaren Ressourcen zu verringern, indem es eine schnellere Überführung biotechnologischer Produktionsprozesse aus dem Labor in den industriellen Maßstab ermöglicht. BVT unterstützt TransBIB durch die Erstellung von Prozesssimulationen für das Up-Scaling biotechnologischer Produktionsverfahren. Darüber hinaus wird eine Datenbank über die Kapital- und Betriebskosten von Anlagen im industriellen Maßstab erstellt. Schließlich zielt das Projekt darauf ab, Start-ups, sowie kleine und mittlere Unternehmen bei der Skalierung zu unterstützen, indem Informationen über die erforderlichen Genehmigungen, Verfahren und Fristen weitergegeben werden, die bei der Planung und dem Bau solcher Anlagen zu berücksichtigen sind.

Kontakt: Estelle van der Walt M. Sc.

Das von der Europäischen Exekutivagentur für Forschung (REA) geförderte Projekt CirculH2 zielt darauf ab, die erfolgreiche Entwicklung einer oder mehrerer äußerst robuster und skalierbarer Hydrogenasen für die Verwendung von H2 zu demonstrieren, die die Biotransformation biobasierter Materialien in Spezial- und Grundchemikalien in einem industriellen Umfeld selektiv vorantreiben. Die Technologie zielt darauf ab, die stark genutzten konventionellen chemischen Produktionsmethoden zu ersetzen und die Dekarbonisierung der industriellen Biotechnologie zu ermöglichen. Die Professur für Bioverfahrenstechnik entwickelt die Produktion von FeFe-Hydrogenase im industriellen Maßstab innerhalb des CirculH2-Projekts. Dazu wird die Fermentation von E. coli, das als Quelle für unser widerstandsfähiges Hydrogenase-Enzym dient, hochskaliert.

Kontakt: Gelda Bogran M. Sc.