Development of a platform technology for two-liquid phase whole-cell biotransformations in stable emulsions and their workkup by means of compressed carbon dioxide

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Ganzzell-Biotransformationen in wässrig/organischen Zweiphasensystemen ermöglichen bei apolaren, toxischen bzw. inhibierenden Produkten hohe Produktivitäten und hohe Produkt- Konzentrationen bei minimaler Katalysator-Inaktivierung. Dabei garantiert der Einsatz lebender Mikroorganismen die Stabilisierung und ständige Regenerierung des katalysierenden Enzyms bzw. von Kofaktoren. Dies ermöglicht die effiziente Durchführung von komplexen biokatalytischen Reaktionen wie z.B. von Oxyfunktionalisierungen, die zu hochwertigen Produkten führen und mit isolierten Enzyme nicht oder nur schlecht ablaufen würden. Dennoch existiert bis heute kein großtechnisches Verfahren auf dieser Basis. Die Ursachen hierfür liegen vor allem in der bisher nicht zufriedenstellend gelösten Aufarbeitung des Reaktionsgemisches. Diese wird insbesondere durch die Bildung organisch/wässriger Emulsionen erschwert, die durch die Anwesenheit der Zellen und Zellbestandteile zusätzlich stabilisiert werden. Eine solch feine Emulgierung ist für einen effizienten Massentransfer und somit die effiziente Reaktionsführung absolut erforderlich. Ziel des Forschungsvorhabens ist es nun, in Zusammenarbeit zweier komplementärer Arbeitsgruppen die notwendigen Grundlagen für eine ganzheitliche Prozessentwicklung bezüglich Reaktion und Aufarbeitung zu legen. Dabei soll komprimiertes Kohlendioxid eingesetzt werden, um die organisch/wässrige Emulsionen zu trennen. Die Arbeiten des ersten Projektabschnittes widmen sich einerseits der Frage, worauf die Stabilisierung der Emulsion bzw. deren Trennung durch Kohlendioxid beruht. Außerdem sollen in Hinblick auf die nachfolgende Prozessentwicklung die möglichen Bereiche für die Systemparameter, die jeweils sowohl Reaktion als auch Aufarbeitung beeinflussen, ermittelt werden.