Bioprozessentwicklung

AERTOs biobasierte Ökonomie (BBE)

Das Projekt unter der Leitung von VTT in Zusammenarbeit mit Tecnalia hat eine Laufzeit von zwei Jahren und ein Budget von 2,6 Millionen Euro. Für diese zwei Jahre haben sich die Projektpartner zum Ziel gesetzt, die Entwicklung einer biobasierten Wirtschaft in Europa voranzutreiben und dabei bestimmte technische Hürden in den neuen Wertschöpfungsketten zu beseitigen. Des Weiteren soll die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen beteiligten europäischen RTOs (Research and Technology Organisations) intensiviert werden.

Ziel der Allianz ist es, funktionsoptimierte Biotenside wirtschaftlich mit biotechnologischen Methoden aus heimischen nachwachsenden Roh- und Reststoffen herzustellen. Die Herstellung und Aufreinigung solcher Biotenside sollen so optimiert werden, dass diese in den Anwendungsbereichen Wasch- und Reinigungsmittel, Kosmetik, Bioremediation, Pflanzenschutz und Lebensmittel alternativ zu chemisch synthetisierten Tensiden eingesetzt werden können.

Funktionsoptimierte Biotenside auf Basis von regional verfügbaren Rohstoffen durch optimierte biotechnologische Verfahren – Phase 2

Ziel der Allianz ist es, funktionsoptimierte Biotenside wirtschaftlich mit biotechnologischen Methoden aus heimischen nachwachsenden Roh- und Reststoffen herzustellen. Die Herstellung und Aufreinigung solcher Biotenside sollen so optimiert werden, dass diese in den Anwendungsbereichen Wasch- und Reinigungsmittel, Kosmetik, Bioremediation, Pflanzenschutz und Lebensmittel alternativ zu chemisch synthetisierten Tensiden eingesetzt werden können.

Von der Pflanze zum Kunststoff

Mit dem EU-geförderten Projekt BioConSepT, an dem neben dem Fraunhofer IGB 30 weitere europäische Partner aus Forschung und Industrie beteiligt sind, wird die Verwertung von Rohstoffen zweiter Generation zur Herstellung von biobasierten Polymeren untersucht. Ziel des Projekts ist es, Prozesse zu liefern, die Rohstoffe der zweiten Generation in werthaltige Chemikalien konvertieren.

Neue Produktionsstrategien für Biotenside

Tenside sind ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens mit Anwendungen, die weit über unseren hygienischen Bedarf hinausgehen, vom Asphalt über Kraftstoffzusätze bis hin zu Lebensmitteln und Verbindungen mit antibiotischer Wirkung. Ziel des Projekts ist es, petrochemisch hergestellte Tenside verstärkt durch Biotenside aus nachwachsenden Rohstoffen zu ersetzen.

Quod erat demonstrandum: Fermentative Herstellung und Scale-up für die Produktion von 1,4-Butandiol und Itakonsäure mit dem Ziel der Kostenreduktion und verbesserten Nachhaltigkeit

Die Gruppe Industrielle Biotechnologie des Fraunhofer IGB beschäftigt sich im Projekt BIO-QED mit der Auswahl geeigneter Rohstoffe der zweiten Generation und der Herstellung von Zuckern aus diesen Rohstoffen und den damit verbundenen Toxizitätstest für die mikrobiologischen Verwertung. Im WP2 geht es um die Etablierung der Fermentation zur Produktion von BDO und IA aus den ausgewählten Rohstoffen. Hierbei wird die Arbeitsgruppe den Projektpartnern beratend zur Seite stehen.

Biowaste to Products

Mit rund 5,9 Millionen Euro fördern EU und Land den Bau einer Bioabfallraffinerie auf dem Gelände der kommunalen Biogasvergärungsanlage der Abfallwirtschaft Rems-Murr AöR (AWRM) in Backnang. Hier soll in Zukunft täglich eine Tonne Bioabfall zu Produkten und Rohstoffen wie zum Beispiel Fasern, Blumentöpfe, Dünger und Biogas verarbeitet werden.

Neue Verfahren zur fermentativen Herstellung von Glykolipid-Biotensiden und sialylierten Kohlenhydraten

CarboSurf ist ein Projekt des Bio-Based Industries Joint Undertakings (BBI JU). Ziel des mit sechs Millionen Euro Budget ausgestatteten Projekts ist die Entwicklung neuer Prozesse sowie die Überwindung bestehender Engpässe in der fermentativen Produktion von biobasierten Biotensiden und speziellen Kohlenhydraten.

Entwicklung einer integrierten Bioraffinierie zur Verarbeitung von chitin-reichem Abfall zur Herstellung von Spezial- und Feinchemikalien

Ziel des von der EU geförderten Projekt ChiBio ist die Veredelung von Fischereiabfällen über das Intermediat Chitin zu stickstoffhaltigen Plattform- und Basischemikalien. Hierzu haben Forscher unter der Leitung der Straubinger Projektgruppe BioCat des Fraunhofer IGB mit internationalen Partnern aus Industrie und Forschung neue Verfahren entwickelt, um die in großen Mengen als Abfall anfallenden Krabbenschalen auch hierzulande als Rohstoff für Chemikalien und neue Materialien erschließen zu können.

Entwicklung und Produktion neuer Insektenchitosane und chitosanbasierter funktioneller Beschichtungen für Garne und Textilien

Ziel dieses Projektes ist die Weiterentwicklung von Insektenchitin als nachhaltige Chitinquelle für den Einsatz als funktionelle Oberflächenbeschichtung für Garne sowie für textile Flächen, speziell für technische Anwendungen. Dabei soll die gesamte Wertschöpfungskette in Betracht gezogen werden: von der Produktion von Chitin aus Nebenströmen der industriellen Insektenkultivierung, über eine gezielte enzymatische und chemischen Modifikation von Chitin und Chitosan, bis zur Anwendung zur funktionellen Beschichtung von textilen Flächen und Garnen.

Integrierte chemisch-biotechnologische Herstellung von Synthesebausteinen auf Basis nachwachsender Rohstoffe in einer Bioraffinerie

Das Verbundprojekt »Integrierte Bioproduktion« unter der Leitung von Dr.-Ing. Susanne Zibek (Abteilung Molekulare Biotechnologie, Arbeitsgruppe Industrielle Biotechnologie des Fraunhofer IGB) ist getragen von der Vision der »Integrierten Verbundproduktion auf Basis nachwachsender Rohstoffe« und der durchgängigen Entwicklung vom Labor- bis zum Produktionsmaßstab. Dieser Ansatz ist neuartig und wurde bisher noch nicht realisiert.

Enzymatisch-chemokatalytische Oxidationskaskaden in der Gasphase – ECOX

Das Verbundprojekt ECOX unter Leitung der Abteilung Umweltbiotechnologie und Bioverfahrenstechnik des Fraunhofer IGB beschäftigt sich mit der Etablierung eines enzymatisch-chemokatalytischen Prozesses zur stofflichen Nutzung von Methan aus Biogas. Dabei sollen chemische und enzymatische Prozessschritte so kombiniert werden, dass Methan möglichst effizient zu Methanol und Ameisensäure umgesetzt werden kann. Ein solcher Prozess soll Grundlagen für die Nutzung von Biogas als Kohlenstoff-Quelle schaffen, im Gegensatz zur bisher üblichen Verbrennung des Biogases zur Energiegewinnung.

Gekoppelte Agrarsysteme für eine resiliente und ressourcenoptimierte Produktion

Fraunhofer verfolgt im Leitprojekt FutureProteins daher das Ziel, zukunftsweisende Technologien für die Agrarwirtschaft und die Lebensmittelindustrie zu entwickeln: Sechs Fraunhofer-Institute entwickeln gemeinsam neue innovative Anbausysteme, Gewinnungsprozesse und Verarbeitungsverfahren, um Pflanzen-, Pilz-, Insekten- und Algenproteine für die Herstellung sensorisch ansprechender, nachhaltiger und proteinreicher Nahrungsmittel nutzbar zu machen.

Biointelligente Wasserstoff-Erzeugung aus Holz und Altholz im Schwarzwald

Die Region Schwarzwald will Holzabfälle als lokale Ressource zur dezentralen Herstellung von Biowasserstoff als regenerativem Energieträger erschließen. Hierzu wird das Potenzial von Holzabfällen für die Erzeugung von Wasserstoff und dessen energetische Nutzung untersucht sowie zwei Verfahren zur biotechnologischen Erzeugung von Wasserstoff und Koppelprodukten entwickelt und in einer integrierten Pilotanlage am Campus Schwarzwald demonstriert.

Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs)

Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe, um bisher eingesetzte umweltschädliche und toxische Agenzien zu ersetzen. Hierzu wird eine chitosan­basierte hydrophobe Veredlung von Textilien entwickelt.

Accelerator für Innovationen in der industriellen Biotechnologie und synthetischen Biologie

IBISBA 1.0 ist ein im EU-Rahmenprogramm H2020 gefördertes Projekt mit dem Ziel, Forschungseinrichtungen aus ganz Europa zu vernetzen, um Innovationsdienstleistungen im Bereich der industriellen Biotechnologie anzubieten und die Umsetzung der biowissenschaftlichen Forschung in industrielle Anwendungen zu beschleunigen.

Die Insektenbioraffinerie: Von der Verwertung organischer Reststoffe und Abfälle bis hin zur Herstellung von Produkten

Im Projekt InBiRa wird erstmals eine Insektenbioraffinerie gebaut, in welcher Abfall- und Restströme in neue hochwertige Produkte umgewandelt werden.

Möglich machen es die Insektenlarven der schwarzen Soldatenfliege. Die Larven bestehen aus Proteinen, Fetten und Chitin, woraus neue Produkte hergestellt werden können.

Effiziente Herstellung industrierelevanter Enzyme

Das Fraunhofer IGB arbeitet daher zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie im Verbundprojekt »Innozym« mit dem Ziel, effiziente, rekombinante Expressionsverfahren zur Produktion technischer Enzyme zu entwickeln und diese bis zu einem Maßstab von 10 m3 herzustellen und aufzureinigen. Das Ziel soll durch die Entwicklung geeigneter Produktionsstämme und durch die Optimierung der Bioprozesstechnik erreicht werden.

Komplementäre chemisch-biotechnologische Verfahrensentwicklung zur neuartigen Herstellung der 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) aus Inulin-akkumulierenden Pflanzen

Ziel des Vorhabens KEFIP ist die Entwicklung eines mehrstufigen Verfahrens zur Konversion Inulin‑haltiger Chicorée‑Wurzelrüben, welche als landwirtschaftlicher Abfall anfallen, zu 2,5‑Furandicarbonsäure. Es werden Verfahren zur Inulingewinnung, die Konversion in Fruktose und die Umsetzung zu 5‑Hydroxymethylfurfural als auch dessen Oxidation zur Plattformchemikalie 2,5‑Furandicarbonsäure untersucht, um der chemischen Industrie einen Rohstoff für die Herstellung von Polyestern oder Polyamiden zu bieten.

Kommunales Abwasser als Quelle für Ammoniumstickstoff, Wasserstoff und Bioplastik – die Bioraffinerie Büsnau

Auf dem Lehr- und Forschungsklärwerk der Universität Stuttgart in Büsnau werden aus dem kommunalen Abwasser mittels Bioraffinerie-Prozessen drei Produkte gewonnen: Ammonium, Wasserstoff und Polyhydroxyalkanoate (PHA). Hierzu wird aus dem partikulären organischen Kohlenstoff über eine biochemische Aufspaltung mit Wasser Hydrolysat gewonnen werden. Das Hydrolysat ist reich an organischen Säuren und wird in einem neuartigen Reaktorsystem bioelektrochemisch zu Wasserstoff und CO₂ umgesetzt. In einem weiteren Schritt werden die in den vorangegangenen Prozessen erzeugten Stoffströme (Hydrolysat) zu Polyhydroxyalkanoaten (PHA) umgewandelt.  

Fein- und Plattformchemikalien aus Holz durch kombinierte chemisch-biotechnologische Prozesse

Das Verbundvorhaben KomBiChemPro hat das Ziel, verschiedene Entwicklungsarbeiten zur stofflichen Nutzung lignocellulosehaltiger Biomasse in einem integrierten Bioraffineriekonzept zusammenzuführen. Wichtigster Aspekt ist dabei die Herstellung marktfähiger Produkte durch robuste Prozesse und effiziente Verfahrensführung, damit eine breite Anwendbarkeit und Konkurrenzfähigkeit gegenüber petrochemisch hergestellten Materialien und Chemikalien gewährleistet ist.

Aufreinigung komplexer Prozessabwässer mit bifunktionellem biobasiertem Flockungsmittel

Ziel des Projekts LaChipur ist die Entwicklung eines biobasierten und funktionalisierten Flockungsmittels zur effizienten Aufreinigung saisonal anfallender komplexer agroindustrieller Abwässer unter Einsatz von Reststoffen aus der Lebensmittelproduktion. Dieses soll durch Variation der Zusammensetzung spezifisch an die jeweilige Belastung anpassbar sein und somit als nachhaltiges Flockungsmittel eine optimierte Effizienz zeigen.

Aufschluss lignocellulosehaltiger Rohstoffe und vollständige stoffliche Nutzung der Komponenten

Das Ziel dieses Vorhabens, unter der Leitung der DECHEMA, war es, einen Prozess zur vollständigen stofflichen Nutzung aller Komponenten von Lignocellulose durch Gewinnung von biobasierten Produkten auf Cellulose-, Hemicellulose- und Ligninbasis innerhalb  einer Bioraffinerie zu entwickeln und zu etablieren.

Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine für die Herstellung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden

Das Ziel des Projektes Lignoplast, unter der Leitung des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse  (CBP), ist die Entwicklung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden auf Basis von chemisch und enzymatisch modifizierten Ligninen.

O4S – Organic for surfactants

Das Projekt »Organic for surfactants (O4S)« zielt darauf ab, eine nachhaltige Alternative für chemisch und zumeist aus Erdöl hergestellte Tenside zu entwickeln. Unter Leitung von Dr. Ana Lucia Vasquez-Caicedo (Fraunhofer IGB) sollen nachhaltige Biotenside hergestellt werden, welche die Marktanforderungen erfüllen und gleichzeitig als biologisch hergestellt zertifiziert werden können. Das interdisziplinäre Projekt beinhaltet Arbeiten der gesamten Prozesskette: von der Bereitstellung passender organischer Rohstoffe, bevorzugt aus Abfallströmen, über die Prozessentwicklung zur Tensidherstellung, die Produktaufarbeitung und -charakterisierung bis hin zur Einbindung der Biotenside in naturkosmetische Produkte.

Nachhaltige Phosphorrückgewinnung aus landwirtschaftlichen Reststoffen durch einen enzymatischen Prozess

Eine Rückgewinnung des Phosphors/Phosphates aus landwirtschaftlichen Reststoffen ist daher aus ökologischer Sicht sinnvoll. PhosFarm als interdisziplinäres europäisches Projekt hat es sich daher zum Ziel gemacht, Phosphat in anorganischer Form aus den landwirtschaftlichen Reststoffen und zusätzlich aus Abfällen der Nahrungsmittelindustrie zu gewinnen.

Biowasserstoff aus industriellen Abwasser- und Reststoffströmen als Plattform für vielseitige Biosynthesewege

Beim Projekt SmartBioH2-BW soll eine Bioraffinerie in die bestehende Industrieumgebung der Evonik Operations GmbH in Rheinfelden integriert werden – unter Nutzung von dort anfallenden industriellen Abwasser- und Reststoffströmen.

Verbesserte Strategien zur biotechnologischen Herstellung maßgeschneiderter Biotenside

In Reinigungsmitteln, Kosmetika und Körperpflegeprodukten kommen Tenside zum Einsatz. Aufgrund des steigenden Bedarfs an Biotensiden arbeitet das Fraunhofer IGB daran, deren mikrobielle Herstellung aus Zuckern zu optimieren. Darüber hinaus ist es gelungen, Methoden zur Produktaufarbeitung zu etablieren, die entweder nicht‑toxische Lösungsmittel einsetzen oder ganz auf diese verzichten können und zudem das Potenzial haben, zusätzliche Anwendungsgebiete zu erschließen.

Entwicklung und Herstellung von nachhaltigen Bio-Bindemitteln für Holzwerkstoffplatten

Das SUSBIND-Projekt entwickelt, produziert und testet biobasierte Bindemittel als Alternative zu den derzeit für Holzwerkstoffplatten in den Möbelprodukten verwendeten, oftmals formaldehydhaltigen Bindemitteln auf fossiler Basis.

Kosteneffiziente Produktion von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) zur Herstellung maßgeschneiderter nachhaltiger Verpackungen für die Kosmetikbranche

Aufgrund des wachsenden Problembewusstseins für Umweltverschmutzung durch Plastik steigt die Nachfrage nach umweltverträglichen Verpackungen − insbesondere in der Kosmetik‑ und Lebensmittelindustrie. Ziel des Projekts SusPackaging ist daher, eine grüne Wertschöpfungskette für die Produktion von biobasierten und bioabbaubaren Verpackungsmaterialien aufzubauen. Das Fraunhofer IGB konzentriert sich im Rahmen des Vorhabens auf Polyhydroxyalkanoate (PHA), die ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche Kunststoffe aufweisen, aber biologisch abbaubar sind.