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Verfahrenstechnik 9/2018

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VERFAHRENSTECHNIK IM

VERFAHRENSTECHNIK IM ALLTAG I SERIE Industrielle Kohlendioxid-Nutzung Klimaschädliches Gas als Grundstoff für wichtigen Futtermittelzusatz Kohlendioxid belastet als Treibhausgas das Klima und sollte daher reduziert werden. Münchner Wissenschaftlern ist es gelungen, CO 2 als Rohstoff in einem biotechnologischen Herstellungsprozess zu nutzen – bei geringem Energieaufwand. ternehmen Evonik Industries – einer der weltweit größten Hersteller von Methionin – im Jahr 2013 Hochschulforscherinnen und -forscher ein, neue Verfahren vorzuschlagen, mit denen sich die Aminosäure ge fahrloser herstellen lässt. Im Laufe des bisher verwendeten Prozesses entsteht das technisch unproblematische Zwischenprodukt Methional, das in der Natur als Abbauprodukt von Methionin vorkommt. Ausgehend von der Überlegung, dass Methionin in Mikroorganismen von Enzymen unter Abgabe von CO 2 zu Methional abgebaut wird, versuchten die Wissenschaftler am Lehrstuhl für Biologische Chemie der TU München, diesen Prozess umzukehren. Sie unternahmen erste Experimente und erprobten, welcher CO 2 -Druck nötig wäre, um in einem biokatalytischen Prozess Methionin aus Methional herzustellen. Überraschend ergab sich eine unerwartet hohe Ausbeute schon bei relativ niedrigem Druck – etwa entsprechend dem Druck in einem Autoreifen von ca. 2 bar. Effizienter als die Fotosynthese In mehrjähriger Arbeit gelang es schließlich, die Reaktion im Labormaßstab nicht In einer neuen biotechnischen Reaktion wird gasförmiges CO 2 als Grundstoff für die Produktion eines chemischen Massenprodukts verwendet: Es handelt sich um Methionin, das als essenzielle Aminosäure vor allem in der Tiermast in großem Maßstab eingesetzt wird. Das neu entwickelte enzymatische Verfahren könnte die bisherige petrochemische Produktion ersetzen. Die heute gängige industrielle Herstellung von Methionin erfolgt in einem sechsstufigen chemischen Prozess aus petrochemischen Ausgangsstoffen, bei dem u. a. hochgiftige Blausäure benötigt wird. Im Rahmen einer Ausschreibung lud das Unnur bis zu einer Ausbeute von 40 % zu verbessern, sondern auch die theoretischen Hintergründe der biochemischen Reaktion aufzuklären. Im Vergleich zur komplexen Fotosynthese, in der die Natur ebenfalls auf biokatalytischem Wege CO 2 als Baustein in Biomoleküle einbaut, ist das neue Verfahren hochelegant und einfach. Die Fotosynthese verwendet 14 Enzyme und hat eine Ausbeute von nur 20 %, während die neue Methode lediglich zwei Enzyme benötigt. Das Grundmuster dieser neuartigen biokatalytischen Reaktion kann künftig auch Vorbild für die industrielle Herstellung anderer wertvoller Aminosäuren oder von Vorprodukten für Arzneimittel sein. Das Wissenschaftler-Team wird das inzwischen patentierte Verfahren durch Protein-Engineering nun so weit verfeinern, dass es sich für die großtechnische Anwendung eignet. Foto: Cesar Machado (fotolia.de) Autor: Prof. Dr. Arne Skerra, Lehrstuhl für Biologische Chemie, Technische Universität München 42 VERFAHRENSTECHNIK 9/2018

VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 10/2018 ERSCHEINUNGSTERMIN: 08.10. 2018 • ANZEIGENSCHLUSS: 20.09. 2018 01 02 03 01 Anfang November öffnet das Fachmessen-Duo Solids & Recycling- Technik Dortmund seine Pforten. Auf der Messe für Recycling-Technologien und der Messe für Granulat-, Pulver- und Schüttguttechnologien zeigen die Aussteller die neuen Trends der Branchen. 04 Der direkte Weg Internet: www.verfahrenstechnik.de E-Paper: digital.verfahrenstechnik.de Redaktion: redaktion@verfahrenstechnik.de 02 Ein Datenlogger kann die Aktivität der Kompressoren und den relativen Bedarf an Druckluft zuverlässig überwachen 03 Da Wärmeübertrager meistens prozesskritisch sind, ist es wichtig, deren Versagen durch Materialermüdung zu vermeiden. 04 Wer Pulverstoffe lagert, verarbeitet und transportiert, ist einem ständigen Risiko ausgesetzt, schließlich kann die Gefahr einer Explosion erheblich sein. (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) VERFAHRENSTECHNIK 09/2018 43

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