Bioreaktoren sind die Produktionsstätten der Biotechnologie. In riesigen Stahltanks oder Schüttelkolben werden Mikroorganismen oder Zellen unter optimalen Bedingungen kultiviert, um auf diese Weise zu Arzneimitteln oder Enzymen zu gelangen. Qualitätskontrolle wird bei solchen Bioprozessen großgeschrieben. Bisher werden Prozessabläufe mit sogenannten Stabsonden kontrolliert. Die Messmethode hat jedoch ihre Tücken, wie Felix Lenk von der Technischen Universität Dresden aus eigener Erfahrung weiß. „Das Handling der Stabsonden ist kompliziert.
Chemie
CO2 nützlicher Rohstoff
Den Kohlendioxid-Ausstoß zu drosseln ist eines der zentralen Ziele, die auch die Bundesregierung mit ihrer Klimapolitik und der aufgelegten Nachhaltigkeitsstrategie verfolgt. Trotz aller Bemühungen, stiegen die Emissionen nach einer Studie des Umweltbundesamtes 2016 im Vergleich zum Vorjahr um etwa 4 Millionen Tonnen auf rund 906 Millionen Tonnen an. Energiewirtschaft und chemische Industrie gelten noch immer als Hauptverursacher des Klimagases.
Der Vielfalt der Meere den Puls fühlen
Die Erde besteht zu 70 Prozent aus Wasser. Das Meer ist der Ursprung der biologischen Vielfalt und beherbergt die größte Bandbreite von Organismen, die dem Menschen als Nahrungs- und Rohstoffquelle dienen. Das Meer ist auch der wichtigste Verkehrsweg für die globale Wirtschaft. Küsten- und Binnengewässer sind zudem für viele ein Ort der Erholung. Doch das marine Ökosystem ist bedroht. Experten warnen seit Langem vor einem Rückgang der biologischen Vielfalt im Meer durch Klimawandel und direkte menschliche Eingriffe.
Die mikrobielle Stromproduktion angekurbelt
In Kläranlagen sind Bakterien nicht nur für die biologische Abwasserreinigung nützlich. Mithilfe der Stoffwechselleistung spezieller Mikroben kann aus den organischen Substanzen im Abwasser auch Strom gewonnen werden. Das Konzept einer sogenannten mikrobiellen Brennstoffzelle: Bakterien bauen die energiereichen Substanzen aus dem Abwasser ab und die dabei entstehenden Elektronen können an eine Elektrode abgegegeben werden - Strom wird gewonnen.
Kalorienarme Bonbons für Fernost
Süßigkeiten, die kalorienarm sind und die auch kein Karies verursachen. Dank sogenannter Zuckeraustauschstoffe wie "Isomalt" wird das möglich. Nun soll der "gesunde" Süßstoff auch Südostasien erobern. Der Essener Spezialchemiekonzern Evonik hat dafür eine Partnerschaft mit dem führenden thailändischen Zuckerhersteller Rajburi Sugar geschlossen und in Ratchaburi eine Demonstrationsanlage zur Herstellung des Zuckerstoffs in Betrieb genommen. Die Investitionssumme liegt nach Angaben von Evonik im „niedrigen einstelligen“ Millionenbereich.
Nagellack aus Spinnenseide-Protein
Das Supermaterial Spinnenseide als Werk- und Inhaltsstoff für die Medizin, die Textilindustrie und für die Kosmetik verfügbar machen - das ist das Ziel des Biotechnologie-Unternehmens Amsilk. Das Start-up aus Martinsried hat Bakterien zu winzigen Fabriken für das Spinnenseideprotein umfunktioniert. Die Mikroben stellen den begehrten Eiweißstoff nun in großen Mengen her.
Rübenschnitzel zu Werkstoffen
Die Nutzung von Reststoffen ist ein zentraler Punkt in der Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung. Abfallprodukte wie Frittenfett, Orangenschalen, Olivenblätter oder Holzschnitzel sind somit geeignete Kandidaten, um erdölbasierte Stoffe etwa bei der Werkstoffherstellung zu ersetzen.
Schutzmantel für DNA-Origami
Die DNA ist ein doppelsträngiges Molekül, mit dem Nanotechniker faszinierende Strukturen konstruieren können. Basierend auf dem Phänomen der Basenpaarung lassen sich DNA-Moleküle so programmieren, dass sie mit anderen DNA-Abschnitten wechselwirken. So lassen sich molekulare Nanostrukturen konstruieren. In den vergangenen Jahren hat die Technik des „DNA-Origami“ immer wieder für Furore gesorgt. Programmiert man die DNA entsprechend, so faltet sie sich sogar per Selbstmontage zu dreidimensionalen Nano-Bauteilen und Nano-Maschinen.
Biokunststoffe aus Kleie
Um neuartige biobasierte Kunststoffe zu entwickeln, bedienen sich Wissenschaftler ganz unterschiedlicher Rohstoffe und Methoden. Ihr Ziel: möglichst umweltfreundliche Verfahren etablieren und Ressourcen nutzen, die womöglich sowieso als Reststoff anfallen. Zum Werkzeugkasten vieler Forscher gehört dabei die Biotechnologie. Diesen Fokus haben auch die Partner im Verbundprojekt „BayBiotech- Ressourcenschonende Biotechnologie in Bayern“.