Verfahrenstechnik 7/2022

PERSPEKTIVE ENZYME

PERSPEKTIVE ENZYME HINTER GITTERN Enzyme können fast alles: sie sind im Körper an lebenswichtigen Prozessen beteiligt, sie ermöglichen zum Beispiel die Bierherstellung und sie helfen dabei, Ressourcen zu sparen. Sperrt man sie in einen Käfig, werden biotechnologische Verfahren viel effizienter. E nzyme beschleunigen als Biokatalysatoren viele chemische Reaktionen. Bei ihnen handelt es sich meist um Proteine. Um das Potenzial der riesigen Moleküle auch außerhalb biologischer Kontexte in der sogenannten zellfreien Biotechnologie nutzen zu können, müssen sie stabilisiert und in effiziente Reaktorsysteme integriert werden. Diese für die weiße Biotechnologie zentrale Herausforderung wurde in wässrigen Lösungsmitteln schon in vielen Fällen bewältigt. In organischen Lösungsmitteln dagegen kommt es häufig zu einer Destabilisierung beziehungsweise Denaturierung – die katalytischen Eigenschaften gehen verloren. Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, Enzyme so zu stabilisieren, dass sie sich sowohl in wässrigen als auch in organischen Lösungsmitteln verwenden lassen. So konnten sie erstmals ein kontinuierliches Enzymreaktorsystem mit hoher Produktivität und Stabilität demonstrieren. METALLORGANISCHE KÄFIGE Das Reaktorsystem basiert auf metallorganischen Verbindungen (metal-organic frameworks – MOF). Dabei handelt es sich um Gerüste aus metallischen Knotenpunkten und organischen Verbindungsstreben, die sich durch kristalline Strukturen und definierte Porengrößen auszeichnen. Durch verschiedene Kombinationen von Metallbausteinen und organischen Liganden lassen sich MOF für ganz unterschiedliche Anwendungen maßschneidern. Beim zellfreien Einsatz von Enzymen wirken sie wie Käfige. „Wir bringen die Enzyme dazu, einzeln in die Poren der MOFs einzudiffundieren, das heißt, sozusagen freiwillig in den Käfig hineinzuschlüpfen“, erklärt Professor Christof Wöll, Leiter des Instituts für funktionelle Grenzflächen (IFG). „Die MOF wirken als Rüstung, schützen diese empfindlichen Biomoleküle und vermeiden Denaturierung.“ Dank der Porosität der MOF lässt sich der Transport von Reaktanten, also der Substanzen, die während der chemischen Reaktionen verbraucht werden, und Produkten, die dabei entstehen, besser kontrollieren. Darüber hinaus vereinfachen die MOF die aufwändige Trennung von Katalysator und Produkten. Die Karlsruher Forschenden demonstrierten die zeit- und kosteneffiziente Herstellung eines Enzym-MOF-Durchflussreaktors. Dabei war die Stabilität des immobilisierten Enzyms rund 30-mal so hoch wie die des freien Enzyms. Die katalytische Aktivität betrug im Vergleich zum freien Enzym rund 30 Prozent – ein angesichts der Verformung des in die MOF-Poren eingebetteten Enzyms recht hoher Wert. Autorin: Regina Link, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe Bilder: Felix Pergande – stock.adobe.com, Petarg – stock.adobe.com www.kit edu 6 VERFAHRENSTECHNIK 2022/07 www.verfahrenstechnik.de

NACHRICHTEN SEMINARE, TAGUNGEN, KURSE VERANSTALTUNG SCHULUNG Gefahrstoffe sicher sammeln und entsorgen www.asecos.com WEITERBILDUNG Brandschutzbeauftragte/r www.hdt-essen.de SEMINAR CR-Kreiselpumpen www.grundfos.de TRAINING Virtual Hart Technology www.de.endress.com WEITERBILDUNG Technische Projekte leiten www.vdi-wissensforum.de ERSTSCHULUNG Sicherheitsbeauftragte/r www.dekra-akademie.de KURS Bodenschutzrecht und Altlastensanierung www.umweltinstitut.de „Die Pläne von Wirtschafts- und Klimaminister Robert Habeck sind richtig, jetzt einen geringeren Gasverbrauch zu organisieren. Besonders unterstützen wir das Vorhaben, einen reduzierten Gasverbrauch in der Industrie durch Ausschreibungen anzureizen.“ Karl Haeusgen, VDMA-Präsident, Frankfurt am Main DATUM, ORT 03.08.22, online 10./11.08.22, Travemünde 12.08.22, online 15.08.22, online 15./16.08.22, Wien 18./19.08.22, Gelsenkirchen 24.08.22, online 52,9 % des in Deutschland erzeugten Stroms stammten im ersten Quartal 2022 aus konventionellen Energieträgern, Kohle hatte einen Anteil von 31,5 % an der Stromerzeugung. Quelle: Statistisches Bundesamt 14 Mio t Naphtha (Rohbenzin) benötigt die chemisch-pharmazeutische Industrie in Deutschland pro Jahr für die Produktion von organischen Stoffen. Das entspricht einem Siebtel der Gesamtmenge. Quelle: VCI WEISS TECHNIK ERWIRBT ASCOTT ANALYTICAL EQUIPMENT Weiss Technik hat Ascott Analytical Equipment erworben. Das britische Unternehmen produziert und vertreibt seit mehr als 30 Jahren Anlagen für die Korrosionsprüfung. Mit diesem Kauf will der Spezialist für Umweltsimulationanlagen sein Portfolio im Bereich Korrosionsprüfung strategisch ergänzen: Zu den Sonderanlagen von Weiss Technik kommen nun die Ascott-Standardlösungen. www.weiss-technik.com Serie CSG-2, DSG-2, FSG-2 OILFREE.AIR – nachhaltig robust für hygienisch sensible Prozesse • Leistungsstark: Volumenströme von bis zu 51 m³/min • Super Premium Efficiency: Energiesparende IE4 Motoren • Bereit für Industrie 4.0: Steuerung SIGMA CONTROL 2 • Innovativ: i.HOC-Rotationstrockner (Option) für Drucktaupunkte bis zu -30 °C • Wasserkühlung: Optionale Wärmetauscher für besonders niedrige Druckluftaustrittstemperaturen • Energiesparend: Wärmerückgewinnung für Warmwasser bis zu 90 °C Bei einem ungeplanten Druckluftengpass hat KAESER mit CONTAIN-AIR eine anschlussfertige Komplettlösung parat – ganz egal, ob bei einem Kompressorausfall, zur Überbrückung von Wartungs- und Reparaturzeiten oder temporär höherem Druckluftbedarf. www.kaeser.com www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2022/07 7