Bakterielle Zellfabriken für das BioökonomieREVIER
Die
wichtigsten Helfer der Biotechnologen arbeiten im Verborgenen: Mikroorganismen
sind für den Menschen unsichtbar, aber trotzdem überall an der Arbeit. Diese
bakteriellen Zellfabriken sind von Natur aus darauf optimiert, pflanzliche und
tierische Abfällen umweltfreundlich
in wertvolle
Produkte umzuwandeln.
(Abbildung Benjamin Stolzenberg, © BMBF)
(Abbildung Benjamin Stolzenberg, © BMBF)
Die Produkte der bakteriellen Zellfabriken
...kann
man
jedoch selten direkt im Laden kaufen. Trotzdem wird für die
Herstellung vieler
Dinge des
täglichen Lebens die Biotechnologie gebraucht. So enthält zum Beispiel
Tierfutter biotechnologisch produzierte Aminosäuren, die für ein gesundes
Wachstum der Tiere unerlässlich sind.
Bakterielle Zellfabriken können aber noch viel mehr
Waschmittel
enthalten
z.B.
biotechnologisch hergestellte Enzyme, welche in der Lage sind, die
verschiedensten Flecken sehr schonend zu beseitigen - ohne dabei die
Wäsche zu beschädigen!
Eine Zellfabrik namens „Corynebacterium glutamicum“
Vom
Bodenbakterium zum Allrounder – 1957 in Japan als natürlicher
Aminosäure-Produzent entdeckt, wird es mittlerweile für die umweltschonende,
biotechnologische Herstellung von Produkten im Wert von jährlich mehreren
Milliarden Euro pro Jahr eingesetzt. Am Institut für Biotechnologie (IBG-1) des Forschungszentrums Jülich ist diese Bakterium daher seit Jahrzehnten der "Modellorganismus" schlechthin.
Blick ins Innere der Zellfabrik
Im
Innern von Corynebacterium
glutamicum und
anderen bakteriellen
Zellfabriken
laufen eine Vielzahl
chemischer Reaktionen ab.
Wie im Zugverkehr werden Stoffe über verschiedene Routen von A nach B
befördert. Da die
natürliche
Transportkapazität (Produktionsleistung) anfänglich sehr gering
ist, müssen die entsprechenden Schienen erst ausgebaut werden, damit mehr
Material zum gewünschten Ziel transportiert werden kann.
Die Weichen richtig stellen und das Netz bedarfsgerecht anpassen
Zur
Steigerung der natürlichen Produktionsleistung von Bakterien wird ihr "Stoffwechsel"-Netzwerk zielgerichtet verändert, d.h. wir bauen neue Schienen und sperren Routen, die nicht benötigt werden. Für
jedes Produkt muss nicht nur eine maßgeschneiderte Zellfabrik gebaut werden,
auch wichtige Umgebungsbediungungen wie
z. B. die Temperatur
müssen optimal
gewählt werden. Dies geschieht u.a. im Projekt AutoBioTech.
Regionale Reststoffe als Futter für die bakteriellen Zellfabriken
In
der Landwirtschaft bzw. der Lebensmittelindustrie
fallen zum Teil große Mengen zuckerhaltiger Reststoffe an, welche die
Zellfabriken sehr gut in Produkte verwandeln können. Die Nutzbarmachung
dieser Reststoffe in Bioraffinerien, ermöglicht die Etablierung neuer,
regionaler Wertschöpfungsketten. Dies geschieht u.a. im Projekt UpRePP.
Jeder muss klein anfangen
Auch
in der Biotechnologie geht es oft ganz klein los. Die maßgeschneiderten
Zellfabriken werden zunächst im ganz Kleinen (sogenannten Mikrotiterplatten) auf
ihre Tauglichkeit
getestet. Auch hier setzt man auf Regionalität. So fertigt z. B.
die Firma m2p-labs aus Aachen Mikrobioreaktoren, die eine schnelle
Charakterisierung der erzeugten Zellfabriken hinsichtlich der angestrebten
Produktionsleistung erlauben.
Bioreaktoren aus der Region
Wer
sich im Kleinen beweist,
kommt in die nächste Runde. Die
bakterielle Produktion erfordert eine fein abgestimmte Prozessführung,
inklusive komplexer Mess- und Regelungstechnik. Die Nachbildung der späteren,
industriellen Produktionsumgebung erfolgt in speziellen Labor-Bioreaktoren,
welche unter anderem am Eppendorf Bioprocess
Center mit Sitz in Jülich hergestellt werden.
So finden am Ende viele maßgeschneiderte Zellfabriken ihr Quartier im BioökonomieREVIER und unterstützen damit die Schaffung regionaler Arbeitsplätze – daran arbeiten die Jülicher Biotechnologen.
Gute Aussichten für die Bioökonomie!
So finden am Ende viele maßgeschneiderte Zellfabriken ihr Quartier im BioökonomieREVIER und unterstützen damit die Schaffung regionaler Arbeitsplätze – daran arbeiten die Jülicher Biotechnologen.
Gute Aussichten für die Bioökonomie!
Bioökonomie als Zukunftschance?!
Das Rheinische Revier ist u. a. durch hervorragende Landwirtschaft und eine exzellente Forschung geprägt. Die Initiative BioökonomieREVIER möchte das Rheinische Revier daher, im Rahmen des Strukturwandels, gemeinsam mit allen Akteuren (Bürger, Unternehmen, Wissenschaft, Region, Politik)
in eine Modellregion für Bioökonomie umgestalten.
Bioökonomie bedeutet nachhaltig und biobasiert zu produzieren und zu wirtschaften. Hierbei kommen vor allem Pflanzen und Mikroorganismen zum Einsatz. Vorbild sind Kreisläufe aus der Natur. Dabei sollen Abfälle vermieden und gleichzeitig Umwelt und Ressourcen wie Boden und Wasser geschont werden.
Mehr Informationen gibt es unter:
www.BiooekonomieREVIER.de
Facebook: Modellregion Nachhaltige Bioökonomie
Bildnachweise:
© Folie 1: Benjamin Stolzenburg, BMBF
© Folie 2: pexels.com
© Folien 3, 8: pixabay.com
© Folie 4: pixy.org
© Folien 5, 9, 10: Forschungszentrum Jülich
in eine Modellregion für Bioökonomie umgestalten.
Bioökonomie bedeutet nachhaltig und biobasiert zu produzieren und zu wirtschaften. Hierbei kommen vor allem Pflanzen und Mikroorganismen zum Einsatz. Vorbild sind Kreisläufe aus der Natur. Dabei sollen Abfälle vermieden und gleichzeitig Umwelt und Ressourcen wie Boden und Wasser geschont werden.
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Die Produkte der bakteriellen Zellfabriken
Bakterielle Zellfabriken können aber noch viel mehr
Biotechnologische Produkte – Chemikalien + Pharmazeutika
Eine Zellfabrik namens „Corynebacterium glutamicum“
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Die Weichen richtig stellen und das Netz bedarfsgerecht anpassen
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Jeder muss klein anfangen
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Bioökonomie als Zukunftschance?!