{"id":32378,"date":"2016-02-12T07:20:25","date_gmt":"2016-02-12T06:20:25","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=32378"},"modified":"2016-02-11T12:00:44","modified_gmt":"2016-02-11T11:00:44","slug":"kuenstliche-biofilme-fuer-ressourcenschonende-biotechnologie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/kuenstliche-biofilme-fuer-ressourcenschonende-biotechnologie\/","title":{"rendered":"K\u00fcnstliche Biofilme f\u00fcr ressourcenschonende Biotechnologie"},"content":{"rendered":"

Im neuen bayerischen Projektverbund BayBiotech kooperieren Bioprozesstechnik und Makromolekulare Chemie an der Universit\u00e4t Bayreuth, um ein innovatives Konzept f\u00fcr k\u00fcnstliche Biofilme zu entwickeln. Deren Potenziale sollen in unterschiedlichen Bereichen der Industrie systematisch genutzt werden k\u00f6nnen \u2013 zum Beispiel in der Energietechnik, der Umwelttechnik oder der Pharmazie.<\/strong><\/p>\n

\"Prof-A-Greiner_Prof-R-Freitag\"
Prof. Dr. Andreas Greiner und Prof. Dr. Ruth Freitag in einem Labor f\u00fcr Bioprozesstechnik der Universit\u00e4t Bayreuth, in der Mitte ein Bioreaktor. (Foto: Christian Wi\u00dfler)<\/figcaption><\/figure>\n

Welche Chancen bietet die Biotechnologie f\u00fcr eine innovative, in wirtschaftlicher Hinsicht effiziente und zugleich umweltfreundliche Nutzung von Rohstoffen? Um diese Frage geht es in dem neuen Projektverbund Ressourcenschonende Biotechnologie (BayBiotech), der vom Bayerischen Staatsministerium f\u00fcr Umwelt und Verbraucherschutz mit insgesamt rund zwei Mio. Euro gef\u00f6rdert wird. An der Friedrich-Alexander-Universit\u00e4t Erlangen-N\u00fcrnberg (FAU), die den Verbund koordiniert, fand am 3. Februar 2016 die Auftaktveranstaltung statt. Dabei stellten sich sechs anwendungsorientierte Forschungsprojekte vor, die k\u00fcnftig an BayBiotech mitwirken. Dazu z\u00e4hlt auch ein Vorhaben der Universit\u00e4t Bayreuth zum Thema \u201eBiofilme f\u00fcr die Prozessintensivierung\u201c, in dem Forschungsteams aus der Bioprozesstechnik und der Makromolekularen Chemie unter der Leitung von Prof. Dr. Ruth Freitag und Prof. Dr. Andreas Greiner kooperieren.<\/p>\n

Von der Natur zur industriellen Nutzung<\/h3>\n

Das Projekt zielt darauf ab, ein neues Konzept f\u00fcr k\u00fcnstliche Biofilme zu entwickeln und im Industriema\u00dfstab umzusetzen. In der Natur gibt es vielf\u00e4ltige Beispiele f\u00fcr Biofilme. Sie entstehen \u00fcberall dort, wo sich Bakterien, Pilze oder Algen an feuchte Oberfl\u00e4chen anheften und sich hier aufgrund g\u00fcnstiger Lebensbedingungen vermehren, wie etwa an Br\u00fcckenpfeilern, Rohrleitungen oder Schiffsturbinen. In manchen Bereichen der Industrie werden bereits heute gro\u00dffl\u00e4chige Biofilme eingesetzt. Biofilme kommen insbesondere bei der Abwasserbehandlung, in Bio-Filtern f\u00fcr die Luftreinhaltung, in Biogasanlagen oder auch bei der Produktion von Essigs\u00e4ure zum Einsatz, die f\u00fcr die Lebensmittel- und f\u00fcr die Kunststoffindustrie ein unentbehrlicher Rohstoff ist.<\/p>\n

In diesen F\u00e4llen arbeitet man mit nat\u00fcrlichen Biofilmen, die meist mehrere Arten von Mikroorganismen enthalten. F\u00fcr viele weitere Anwendungen in der industriellen Biotechnologie gibt es jedoch keine geeigneten nat\u00fcrlichen Biofilme, oder sie sind aus hygienischen Gr\u00fcnden nicht erw\u00fcnscht. Hier setzt das neue Bayreuther Konzept der \u201eBiokomposite\u201c an: Dies sind Biofilme, bei denen die Mikroorganismen nicht nur gezielt ausgew\u00e4hlt, sondern auch in ein ma\u00dfgeschneidertes Substrat aus Polymeren eingebettet werden.<\/p>\n

Vielf\u00e4ltige Anwendungspotenziale ma\u00dfgeschneiderter Biofilme<\/h3>\n

Die an BayBiotech beteiligten Forscher an der Universit\u00e4t Bayreuth sind \u00fcberzeugt, dass das Potenzial derartiger k\u00fcnstlicher Biofilme gro\u00df ist. Dies gilt vor allem f\u00fcr \u201eSingle Species\u201c-Biofilme, die ausschlie\u00dflich eine einzige Art von Mikroorganismen enthalten, so dass sich deren Stoffwechselfunktionen gezielt steuern und kontrollieren lassen. \u201eF\u00fcr einen sparsamen Umgang mit Rohstoffen wird es immer wichtiger, dass die in Abf\u00e4llen enthaltenen Wertstoffe erneut genutzt werden\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Freitag, Inhaberin der Lehrstuhls f\u00fcr Bioprozesstechnik. \u201eDies gilt f\u00fcr Abf\u00e4lle aus der Industrie und der Landwirtschaft ebenso wie f\u00fcr den M\u00fcll von Privathaushalten. Phosphat, Schwefel und Metalle sind Rohstoffe, die viel zu wertvoll sind, um verbrannt zu werden. Mithilfe spezieller Mikroorganismen k\u00f6nnen sie isoliert und zur\u00fcckgewonnen werden.\u201c<\/p>\n

Ein weiteres zukunftsweisendes Anwendungsgebiet ist die Energietechnik. So k\u00f6nnen Mikroorganismen in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung genutzt werden. Als Katalysatoren k\u00f6nnen sie hier Elektronen freisetzen, die \u2013 wenn sie direkt auf die Anode der Brennstoffzelle geleitet werden \u2013 einen Stromkreislauf in Gang setzen. Nicht zuletzt sind Biofilme auch f\u00fcr die Chemieindustrie zunehmend interessant, beispielsweise wenn es um strukturspezifische Synthesen, nat\u00fcrliche Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung und -schadstoffabreicherung oder die F\u00f6rderung des Pflanzenwachstums geht.<\/p>\n

Bis heute fehlt der Industrie jedoch ein universell einsetzbares Konzept f\u00fcr die Produktion von \u201eSingle Species\u201c-Biofilmen, die passgenau auf bestimmte biotechnologische Funktionen hin zugeschnitten sind. Das Bayreuther Forschungsprojekt unter dem Dach von BayBiotech will in den n\u00e4chsten Jahren wichtige Eckpunkte eines solchen Konzepts erarbeiten. Auf diese Weise sollen industrielle biotechnologische Prozesse intensiviert und die Potenziale von Biofilmen in unterschiedlichen Branchen systematisch genutzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

\"mikrofaser\"
Dreidimensionale Aufnahme einer Mikrofaser mit Shewanella oneidensis-Bakterien (gr\u00fcn: lebend, rot: tot). (Bild: Patrick Kaiser, Universit\u00e4t Bayreuth)<\/figcaption><\/figure>\n

Biokomposite \u2013 eine vielversprechende Materialklasse f\u00fcr die Biotechnologie<\/h3>\n

Von zentraler Bedeutung f\u00fcr dieses Vorhaben ist die interdisziplin\u00e4re Zusammenarbeit von Bioprozesstechnik und Makromolekularer Chemie auf dem Bayreuther Campus. Unter der Leitung von Prof. Greiner, der an der Universit\u00e4t Bayreuth einen Lehrstuhl f\u00fcr Makromolekulare Chemie innehat, sollen neue Biokomposite entwickelt werden. Hierbei handelt es sich um eine neuartige Materialklasse, bei der Bakterien oder andere Mikroorganismen gezielt in einer Polymer-Matrix platziert werden. Diese Verbundmaterialien haben, wenn sie als Biofilme eingesetzt werden, zahlreiche Vorteile. Die Mikroorganismen sind innerhalb der Matrix an ausgew\u00e4hlten Punkten fixiert und k\u00f6nnen sich nicht frei bewegen, so dass sich das Zusammenspiel ihrer Stoffwechselprozesse und somit auch die Funktionen der Materialien pr\u00e4zise kontrollieren lassen.<\/p>\n

\u201eWir verf\u00fcgen an der Universit\u00e4t Bayreuth \u00fcber modernste Technologien, die f\u00fcr das Design und die Produktion von Biokompositen im Labor erforderlich sind\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Greiner. \u201eSo haben wir zum Beispiel Anlagen f\u00fcr das Elektro- und das Nass-Spinnen, mit denen sich feinstrukturierte Vliese und Gewebe aus Polymeren herstellen lassen. Dies sind Tr\u00e4germaterialien, deren hochinteressante Eigenschaften auf dem Gebiet der Biofilme bisher noch viel zu wenig genutzt worden sind.\u201c<\/p>\n

\"vlies\"
a) Vlies mit Shewanella oneidensis-Bakterien (gr\u00fcn: lebend, rot: tot); (b) Bakterien wachsen aus dem Vlies heraus. (Bild: Patrick Kaiser, Universit\u00e4t Bayreuth)<\/figcaption><\/figure>\n

BayBiotech \u2013 ein Beitrag zum \u201eMega-Projekt Rohstoffwende Bayern\u201c<\/h3>\n

Bei der Auftaktveranstaltung in Erlangen betonte die Bayerische Umweltministerin Ulrike Scharf die Bedeutung des neuen Projektverbunds f\u00fcr einen schonenden Umgang mit Ressourcen: “Es ist f\u00fcr die Zukunft unseres Landes von enormer Bedeutung, dass wir mit unseren endlichen Ressourcen sparsam und intelligent umgehen. Deshalb brauchen wir die Rohstoffwende \u2013 aus \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Gr\u00fcnden. Mit dem neuen Projektverbund erschlie\u00dfen wir innovative M\u00f6glichkeiten der Biotechnologie, um Ressourcen zu schonen. BayBiotech ist neben dem Projektverbund ForCycle ein weiterer starker Baustein im Handlungsfeld Forschung und Entwicklung unseres Mega-Projekts Rohstoffwende Bayern.”<\/p>\n

 <\/p>\n

Kontakte<\/h3>\n

Prof. Dr. Ruth Freitag
\nLehrstuhl f\u00fcr Bioprozesstechnik
\nFakult\u00e4t f\u00fcr Ingenieurwissenschaften
\nUniversit\u00e4t Bayreuth
\n95447 Bayreuth
\nTel.: +49 (0)921 55-7371
\nE-Mail: ruth.freitag@uni-bayreuth.de<\/a><\/p>\n

Prof. Dr. Andreas Greiner
\nLehrstuhl f\u00fcr Makromolekulare Chemie II
\nUniversit\u00e4t Bayreuth
\nD-95448 Bayreuth
\nTel.: +49 (0)921 55 3399
\nE-Mail: andreas.greiner@uni-bayreuth.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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