Zukunftsvision Industrie: Modularer Werkzeugkasten
In der chemischen Industrie kommen immer häufiger Biokatalysatoren zum Einsatz, um nachhaltiger und effizienter zu produzieren. Ihr Einsatz ist jedoch beschränkt, wenn es darum geht, Chemikalien bei hohen Temperaturen oder in nichtwässrigen Lösungsmitteln herzustellen. Die Vision besteht deshalb darin, einen modularen Werkzeugkasten für die industrielle Produktion zu entwickeln – hin zu universell nutzbaren Biokatalysatoren sowie neuartigen Synthese-Robotern, die mithilfe standardisierter Mikroreaktionsmodule eine Produktion nach dem Baukasten-Prinzip gewährleisten.
Herausforderungen
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Mikroreaktionsmodulen, die nach dem Baukasten-Prinzip zusammengesetzt werden, besteht in der Standardisierung. Nur so ließen sich verschiedene Mikroreaktionsmodule beliebig kombinieren und für verschiedene Syntheserouten nutzen. Gleichzeitig müssen diese Systeme auch industrietauglich sein und entsprechende Synthesen im großen Maßstab unter industriellen Bedingungen ermöglichen. Denkbar ist dabei, dass miniaturisierte modulartige Produktionsanlagen den biotechnologischen Prozess bereits im kleinen und damit kostengünstigen Maßstab unter Produktionsbedingungen etablieren. Später würde je nach Bedarf der notwendigen Produktionskapazitäten die Miniproduktionsanlage durch die Parallelschaltung mehrerer Module schrittweise erweitert oder reduziert werden können.
Die Entwicklung von standardisierten Verfahren ist auch bei der Etablierung von biologisch aktiven Molekülen, die mit technischen Systemen oder Oberflächen verbunden sind, noch eine große Herausforderung. Zugleich müssen Testsysteme und Hochdurchsatz-Screening-Verfahren entwickelt werden, um die gewünschten Biokatalysatoren aus einer Vielzahl möglicher Kandidaten herauszufiltern. Hier muss die Konvergenz aus Nanotechnologie, Mikrosystemtechnik und Biochemie noch ausgereiftere Systeme hervorbringen.
