Die Proteinproduktion soll hierzu modulartig in Kompartimente aufgeteilt werden: die eigentliche Proteinsynthese, die anschließende Weiterverarbeitung und die Energiebereitstellung, der größte Knackpunkt. In biologischen Systemen wird Energie über die chemische Spaltung von Adenosintriphosphat (ATP) bereitgestellt. Aus diesem Grund wollen die Fraunhofer-Forscher ein System entwickeln, das wie in einer Kreislaufwirtschaft das nötige ATP selbst bereitstellt. Dafür jedoch liegt jedoch noch viel Arbeit vor den Wissenschaftlern. Denn für ein funktionierendes Kraftwerk ist ein biologischer Helfer nötig: das Enzym ATP-Synthase. Dabei handelt es sich um ein Protein, welches in der inneren Membran von Mitochondrien sitzt oder in einer anderen Form in der Plasmamembran von Bakterien zu finden ist. Derartige Membranproteine in technische Systeme zu integrieren, ist eine große Herausforderung.
Die Nutzung der ATP-Synthetase zu ermöglichen, ist Aufgabe des Fraunhofer IGB. Dies umfasst deren Isolierung, die Bereitstellung von Membranelementen für eine Reaktorstruktur und die Modellierung des Systems. Hierzu arbeiten die Abteilungen Molekulare Biotechnologie, Grenzflächentechnologie und Materialwissenschaft und Zellsysteme zusammen.