EU bewilligt 890.000 Euro für Herstellung von Feinchemikalien an der Saar-Uni
Forscher der Universität des Saarlandes haben sich zum Ziel gemacht, komplizierte Feinchemikalien so herzustellen, dass keine Abfallprodukte entstehen. Diese Feinchemikalien sollen als Bausteine für Produkte der pharmazeutischen und agrochemischen Industrie verwendet werden. Koordinatoren des internationalen Verbundprojektes sind Prof. Hempelmann (Physikalische Chemie) und Dr. Gert-Wieland Kohring (Angewandte Mikrobiologie), die administrative Koordinierung liegt beim European Project Office der Universität. Die EU unterstützt das Projekt an der Saar-Uni mit insgesamt 890.000 Euro für drei Jahre. Der Rest der Fördersumme, die insgesamt rund 2,8 Millionen Euro beträgt, geht an die internationalen Partner der UdS-Forscher: zwei französische Elektrochemiegruppen von der Universität Bordeaux und dem Centre National de la Recherche Scientifique Nancy, eine Strukturbiologie- und eine Bioinformatikgruppe von der Universität Kopenhagen aus Dänemark, eine türkische Gruppe (Organische Chemie) aus Ankara von der Middle East Technical University, sowie der auf Biokatalysatoren spezialisierten KMU IEP GmbH in Wiesbaden. (Biokatalysatoren sind Moleküle, die biochemische Reaktionen in Organismen beschleunigen).
Die Wissenschaftler wollen Feinchemikalien herstellen, ohne dass dabei Abfallprodukte entstehen. Hierzu entwickeln sie einen neuartigen elektrochemischen Reaktor, in dem alle katalytisch aktiven Substanzen fest gebunden vorliegen und daher die Produkte im Idealfall nicht gereinigt werden müssen. Dabei nutzen sie bestimmte Enzyme, die Dehydrogenasen, die von zwei möglichen spiegelbildlichen Molekülen (Enantiomeren) selektiv die gewünschte Form in Reduktions- oder Oxidationsreaktionen produzieren. Diese Verbindungen sind sehr wichtig für die Herstellung von Medikamenten oder Schädlingsbekämpfungsmitteln, da meist nur ein Enantiomer biologische Aktivität zeigt, während die andere Form überflüssig oder sogar schädlich ist (Beispiel Contergan). Mit rein chemischen Methoden ist dies selbst bei enormem Aufwand kaum möglich. Als Elektronenquelle benutzen die Wissenschaftler der Saar-Uni in ihrem neuartigen Reaktor elektrischen Strom.
Die besondere biowissenschaftliche Herausforderung besteht darin, auf der Elektrode des Reaktors die komplette biokatalytische Reaktion dauerhaft zu verankern, ohne dass dabei Reaktivität verloren geht. Basierend auf der Expertise von Prof. Giffhorn und Dr. Kohring sollen die Enzyme zudem in ihrer Aktivität und ihrer Toleranz gegenüber organischen Lösungsmitteln, sowie Temperatur- und pH-Wert-Änderungen im Vergleich zum Wildtyp deutlich verbessert werden.
Die materialwissenschaftliche Herausforderung des internationalen Verbundvorhabens besteht darin, mit Methoden der chemischen Nanotechnologie die Elektroden so zu bearbeiten, dass deren elektrochemisch-aktive Fläche um ein Vielfaches größer ist als deren geometrische Fläche, so dass hohe Umsatzraten ermöglicht werden. Eine besondere elektrochemische Verfahrenstechnik wird dazu benötigt. Basis hierfür sind die Nanotechnologie-Expertise und das Brennstoffzellen-know-how der Arbeitsgruppe von Prof. Hempelmann.
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