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Vier neue Projekte zur Bioökonomie

Jülich, 28. Februar 2020 - Im Februar starteten vier neue Forschungsprojekte zur Bioökonomie, die die Transformation der Chemieindustrie zu einer biobasierten Ökonomie voranbringen wollen. An den Projekten sind verschiedene Institute des Forschungszentrums Jülich und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) beteiligt. Das Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET) am Forschungszentrum (Leitung: Prof. Dr. Karl-Erich Jaeger) koordiniert zwei dieser vier Projekte, ein drittes wird von Prof. Nick Wierckx vom Jülicher Institut für Biotechnologie geleitet. Insgesamt wurden fast sechs Millionen Euro Fördermittel für die Laufzeit von drei Jahren eingeworben.

Im Projekt LipoBiocat ("Robuste und selektive lipolytische Biokatalysatoren für industrielle Anwendungen") forschen Mikrobiologen, organische Chemiker, Strukturbiologen und Bioinformatiker an Biokatalysatoren zur Herstellung von Feinchemikalien und Polymeren. Enzyme sind solche Biokatalysatoren, die zahlreiche Reaktionen beschleunigen oder erst ermöglichen. In der Natur arbeiten sie allerdings in lebenden Zellen und damit bei vergleichsweise milden Reaktionsbedingungen, während in industriellen Prozessen harschere Bedingungen vorherrschen. LipoBiocat will natürliche Enzyme identifizieren, die sowohl für die Herstellung wie für den Abbau von Kunststoffen einsetzbar sind, möglichst auch unter Prozessbedingungen der chemischen Industrie. Die beteiligten Forscherinnen und Forscher entwickeln zudem einen computerbasierten Ansatz, um solche neuen Enzyme schnell und effizient auffinden zu können.

Grafik HHUForschungsthemen der neuen vom BMBF geförderten und am Forschungszentrum Jülich sowie an der HHU durchgeführten Projekte im Bereich der Bioökonomie
Copyright:  Dr. Achim Heck, IMET

Das Projekt "Meeresplastik-assoziierte Organismen und Enzyme als Grundlage für neue Reinigungskonzepte" (PlastiSea) wird vom GEOMAR-Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel koordiniert und bringt Expertise aus der marinen Mikrobiologie, Metagenomik und dem Protein-Engineering zusammen. Auch hier spielen Enzyme sowie Mikroorganismen, die synthetische Polymere abbauen können, eine zentrale Rolle. Gesucht wird nach plastikfressenden Bakterien in Proben aus dem Nordatlantischen Müllstrudel und in Biofilmen, die über Jahre auf Plastikfolien in der Nordsee gewachsen sind. Die Projektpartner suchen die geeignetsten Mikroorganismen und Enzyme für den Plastikabbau und entwickeln mit ihnen Strategien für die Entfernung von Mikroplastik, die in einer Machbarkeitsstudie getestet werden sollen.

Robuste bakterielle Zellfabriken für die biotechnologische Naturstoffproduktion und Ganzzellbiokatalyse stehen im Mittelpunkt des Projektes No-Stress ("Die nächste Generation von Plattformorganismen mit außerordentlicher Stresstoleranz"), das von Prof. Nick Wierckx vom Jülicher Institut für Biotechnologie koordiniert wird. Die mikrobielle Herstellung von Feinchemikalien, die als Pharmazeutika oder als Bausteine für chemische Synthesen dienen können, ist ein Eckpfeiler einer nachhaltigen biobasierten Ökonomie. Für die meisten Bakterien sind die Substanzen, die erzeugt werden sollen, toxisch, doch es gibt Ausnahmen: Das No-Stress-Konsortium untersucht bislang wenig erforschte, nicht pathogene Bakterienstämme der Gattung Pseudomonas, die gegen chemische Stressfaktoren unempfindlich sind. Man will die Mechanismen identifizieren, die sie vor organischen Lösungsmitteln, reaktiven Aldehyden, antimikrobiellen Verbindungen und osmotischem Stress schützen. Bakterien, die für biotechnologische Anwendungen interessant sind, sollen dann mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse gezielt optimiert werden.

Das Projekt GlycoX ("Erschließung des Glykolipid-Biosynthesewegs in Alcanivorax borkumensis") will neuartige Biotenside auf Basis von Naturstoffen entwickeln. Tenside sind zum Beispiel ein wichtiger Bestandteil von Waschmitteln, mit ihnen werden Fette gelöst. Viele Tenside werden heute chemisch aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Biotenside werden zum Beispiel von marinen Mikroorganismen produziert, die Erdöl abbauen können. Dazu zählt das ursprünglich in der Nordsee entdeckte Bakterium Alcanivorax borkumensis, dessen Fähigkeit zur Herstellung von Biotensiden im Projekt GlycoX nutzbar gemacht werden soll. Zudem sollen Anwendungsmöglichkeiten für Biotenside im Umweltschutz, zum Beispiel zur Entfernung von Öl- und Polymerverschmutzungen, erprobt werden.

Alle Projekte wurden in verschiedenen Ausschreibungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der nationalen Bioökonomiestrategie eingeworben. Vom Jülicher Institut für Biotechnologie wirken mit die HHU-Institute für Molekulare Enzymtechnologie (Leitung: Prof. Karl-Erich Jaeger) und für Bioorganische Chemie (Leitung: Prof. Jörg Pietruszka) sowie die Abteilung Mikrobielle Katalyse (Leitung: Prof. Nick Wierckx), außerdem das HHU Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie (Leitung: Prof. Holger Gohlke) und das Center for Structural Studies (Leitung: Dr. Sander Smits) sowie Partner aus den Universitäten Hamburg und Kiel, den Helmholtz-Zentren in Kiel und Leipzig sowie fünf Unternehmen der Biotechnologie- und Chemieindustrie. Assoziiert sind außerdem Partner aus den Niederlanden und Spanien.

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Biotechnologie (IBG-1)

Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET)

Institut für Bioorganische Chemie (IBOC)

Pressemitteilung der HHU

Ansprechpartner
Prof. Karl-Erich Jaeger
Direktor Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET)
Tel.: 02461 61-6966
E-Mail:: k.-e.jaeger@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Erhard Zeiss, Pressereferent
Tel.: 02461 61-1841
E-Mail: e.zeiss@fz-juelich.de