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Advanced Process Economics through Oxidoreductases

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Enzym-Unternehmen mit Ehrgeiz

Ein von der EU finanziertes Projekt hat eine Reihe innovativer industrieller Enzyme kommerziell nutzbar gemacht, indem es die Produktions- und Lieferkettenfähigkeiten verbesserte. Die Verwendung von Enzymen in einer Reihe von Prozessen könnte dazu beitragen, die energieintensive Produktion etwa von Zellstoff und Papier, Chemikalien sowie Biogas nachhaltiger zu machen und schädliche Abfälle zu reduzieren.

Industrielle Technologien

Enzyme sind lebenswichtig und lösen natürliche Reaktionen aus, die in unserem Körper und in der Natur stattfinden. Diese natürlichen Katalysatoren eignen sich jedoch nicht immer für extreme industrielle Bedingungen, bei denen häufig hohe Temperaturen herrschen. Infolgedessen haben sich viele Industriezweige auf Chemikalien gestützt, die zu Umweltverschmutzung und Abfall beitragen.   Das finnische Unternehmen MetGen hat versucht, diesem Problem durch die Entwicklung gentechnisch veränderter Enzyme zu begegnen, die industriellen Bedingungen standhalten können. MetZymes sind patentierte Enzymlösungen, die in der Lage sind, Lignozellulose-Biomasse - ungenießbare Pflanzenmaterie - zu verarbeiten und diese sogar in ihre Bestandteile aufzubrechen.   Vom Labor zur Industrie   "Es ist eine Sache, neue Enzyme zu erfinden, aber es ist eine andere, sie bei der Lösung spezifischer industrieller Herausforderungen im größtmöglichen Umfang einsetzen zu können", erklärt Matti Heikkilä, Technologievorstand bei MetGen. "Dies erfordert Demonstrationen im Hundert-Tonnen-Maßstab, was für ein kleines Unternehmen wie unseres ein ernstes Problem darstellt."   Das Hauptziel des EU-finanzierten APEX-Projekts, das im März 2017 abgeschlossen wurde, bestand daher darin, die Produktions- und Lieferkettenfähigkeiten von MetGen auf eine neue Stufe zu heben. "Durch die Skalierung können Marktdemonstrationen in großtechnischen Versuchen durchgeführt werden, die in unserem Geschäft obligatorisch sind", erklärt Heikkilä. Hierfür wurden bestehende Prozesse verbessert und eine Technologieplattform verfeinert, die einen fokussierten Weg zur Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für Kunden bietet.   Dies bedeutet, dass die Zellstoff- und Papierindustrie zum Beispiel ihre Bedürfnisse besprechen und dann sehen kann, wie die Enzyme in der Praxis funktionieren und zu einem Endprodukt aus Papier oder Karton führen könnten.  "Dadurch können wir uns auf spezifische Herausforderungen konzentrieren", erklärt Heikkilä. "Der Prozess ist so standardisiert, dass wir neue Enzyme in weniger als sechs Monaten von der Idee bis hin zum industriellen Maßstab entwickeln können."   Marktpotenzial erschließen   Neben Papier bieten Hochleistungsenzyme, die Lignozellulose-Biomasse abbauen können, eine Reihe weiterer industrieller Anwendungen. Die chemische Industrie interessiert sich zum Beispiel zunehmend für erneuerbare Chemikalien und Materialien, um ihr aktuelles Portfolio zu ergänzen oder zu ersetzen und so ihren ökologischen Fußabdruck zu reduzieren.   Großtechnische Prozesse erfordern oft auch eine Abwasserbehandlung, und natürliche Enzymlösungen könnten dabei helfen, hier effizient zu werden und die Umweltverschmutzung zu reduzieren. Die Fähigkeit bestimmter Enzyme, Lignozellulose-Biomasse unter wasserlöslichen Bedingungen abzubauen, könnte Bioraffinerien außerdem ermöglichen, einen noch größeren Wert zu erschließen.   "Wir haben Enzyme entwickelt, die die Umwandlung von lignozellulosehaltigen Biomassezuckern in Biokunststoffe ermöglichen, was man bisher nicht konnte", sagt Heikkilä. "Die Umwandlung von Lignozellulosezucker in Plattformchemikalien könnte auch eine Reihe neuer Möglichkeiten eröffnen. Aber all dies erfordert wiederum Demonstrationen in großem Maßstab, und ohne das APEX-Projekt, das über das KMU-Instrument unter Horizont 2020 finanziert wurde, wären wir dazu nicht in der Lage gewesen."   Heikkilä glaubt, dass diese Art von Projekt ein Beispiel dafür ist, wie man die globale Wettbewerbsfähigkeit Europas sichern kann. "Europa hat hier noch viel Arbeit vor sich", sagt er. "Sowohl die USA als auch China investieren aggressiv in bereitstehende Unternehmen. Europa wird bei den Investitionen in Wissenschaft, Technologie und Wissen zurückbleiben, wenn es nicht bereit ist, Innovationen von Anfang bis Ende zu finanzieren." Für MetGen bot diese Art der Unterstützung eine wichtige Finanzierungsbrücke, die es dem Unternehmen ermöglichte, Enzyme aus dem Labor in industrielle Demonstrationen zu übertragen.

Schlüsselbegriffe

APEX, Genetik, Enzyme, Biomasse, Lignozellulose, Umweltverschmutzung, Abfall, KMU, Chemikalien

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