SPP 2240:  Bioelektrochemische und ingenieurwissenschaftliche Grundlagen zur Etablierung von Elektro-Biotechnologie für die Biosynthese - eBiotech

• Fachliche Zuordnung: Wärmetechnik/Verfahrenstechnik ; Biologie ; Chemie ; Geowissenschaften ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Medizin
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422694804

Der SPP 2240 „e-Biotech“ nutzt die neuesten Fortschritte in der (Bio-)Elektrochemie, Mikrobiologie, Materialwissenschaft, System- und synthetischen Biologie und Verfahrenstechnik, um den Weg für ein aufstrebendes neues Feld zu ebnen, die Elektrobiotechnologie. Es bietet eine immense Chance mittels Biokatalyse, völlig neue und hocheffiziente Bioprozesse aus Strom und nachhaltigen Substraten einschließlich CO2 zu entwickeln. Hierzu ist Grundlagenforschung, insbesondere mit einem ingenieurwissenschaftlichen Ansatz zur Verknüpfung der Grundlagenwissenschaft mit der Prozesstechnik, dringend erforderlich. Das SPP bringt Forschungsgruppen mit breiter Expertise und von verschiedenen Standorten für eine echte interdisziplinäre Zusammenarbeit zusammen. Damit schafft e-Biotech die notwendigen Grundlagen, um das Versprechen der Elektrobiotechnologie zu verwirklichen und für Deutschland in diesem wichtigen Bereich der Bioökonomie und der Nutzung regenerativer Energien (Power-to-Products) international führend zu werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Österreich

Projekte

• Design eines elektrochemischen Bioproduktionssystems für Piperazine (Antragsteller Apfel, Ulf-Peter ;  Hauer, Bernhard ;  Lauterbach, Lars )
• Elektrobiologie und Ganzzell-Biokatalyse: Die Umwandlung von elektrischer Energie in hochwertige Produkte durch getrennte Anoden- und Kathodenreaktionen. (Antragsteller Apfel, Ulf-Peter ;  Lauterbach, Lars ;  Tischler, Dirk )
• Elektrochemischer Wirbelschichtreaktor für elektroenzymatische Synthesen unter Einsatz einer Gasphase: Teil II. Modellierung, Scale-up und in-line Prozessanalytik. (Antragsteller Franzreb, Matthias )
• Elektroenzymatische Kaskaden der nächsten Generation für die Synthese komplexer Moleküle (NGeCascades) (Antragsteller Lütz, Stephan ;  Nett, Markus ;  Waldvogel, Siegfried R. )
• Elektrokatalytische Reduktion von Kohlenstoffdioxid und in-situ Umsetzung der erzeugten Intermediate durch acetogene Mikroorganismen (Ecat-acetogens II) (Antragsteller Fellinger, Tim-Patrick ;  Weuster-Botz, Dirk )
• Enzym-, Elektroden- und Reaktordesign für enzymatische Kaskadenreaktionen (Antragstellerinnen / Antragsteller Apfel, Ulf-Peter ;  Einsle, Oliver ;  Fischer, Anna )
• ESCAPE 2.0: Etablierung einer skalierbaren Bioreaktorplatform für die kathodische obligat anaerobe Elektrobiosynthese (Antragstellerinnen / Antragsteller Agler-Rosenbaum, Miriam ;  Harnisch, Falk )
• Etablierung von Jet-Loop-Reaktoren als skalierbare bioelektrochemische Reaktorsysteme für anodische und kathodische Produktionsprozesse (Antragsteller Gescher, Johannes ;  Schlüter, Michael )
• Koordinationsfonds (Antragstellerin Agler-Rosenbaum, Miriam )
• Licht-getriebene bioelektrochemischen CO2 Konversion für die Synthese von werthaltigen Chemikalien unter Nutzung von Gasdiffusionselektroden und Enzymkaskaden (Antragsteller Schuhmann, Wolfgang )
• Magnetitanoden zur Hemmung der Sauerstoffproduktion und zur Vermeidung von Membranen bei der mikrobiellen Elektrosynthese (Antragsteller Angenent, Ph.D., Largus ;  Kappler, Andreas )
• Massgeschneiderte Elektrofermentation mit metabolisch optimierten Stämmen von Pseudomonas putida (Antragsteller Krömer, Jens ;  Wittmann, Christoph )
• Maßgeschneiderte Zelleinbettung für verbesserte kontinuierliche mikrobielle Elektrosynthese (Conti-eBiotech) (Antragsteller Krull, Rainer ;  Schröder, Uwe )
• Mehrstufige bioelektrochemische Reaktionskaskade in kontinuierlich betriebenen Durchflussreaktoren (BioElectroFlow) (Antragsteller Fiedler, Bodo ;  Liese, Andreas )
• MRT als Methode zur quantitativen Analyse elektroaktiver Biofilme (Antragsteller Dreher, Wolfgang ;  Kerzenmacher, Sven )
• Neue Elektronen-Übertragungswege in Ralstonia eutropha (Antragsteller Holtmann, Dirk ;  Lenz, Oliver )
• optiMEET - Optimierung des vermittelten extrazellulären Elektronentransfers für Cupriavidus necator (Antragsteller Holtmann, Dirk ;  Lenz, Oliver )
• "Power to value-added products" durch Elektro-Biotechnologie: Herstellung von "Bulkchemikalien" durch Kombination von elektronischen und biokatalytischen Schritten in einem Reaktor mit “grüner” Elektrizität (Antragsteller Gröger, Harald ;  Schäfer, Helmut )
• Rationales Design von 3-D elektroenzymatischen Elektroden für neue Enzymkaskaden und NAD(P)H-Cofaktor-Regenerierung (Antragstellerinnen / Antragsteller Bornscheuer, Uwe T. ;  Vidakovic-Koch, Tanja )
• Systems Metabolic Engineering von Hydrogenophaga pseudoflava zur aeroben Biosynthese von Fettsäuren aus CO2 und Elektronenträgern in einem neuartigen bioelektrochemischen System (Antragsteller Blombach, Bastian ;  Gescher, Johannes )
• Verständnis der Vorteile und Kompromisse bei der Kopplung kathodischer und anodischer Prozesse in kontinuierlichen elektroenzymatischen Reaktionskaskaden (Antragsteller Plumeré, Nicolas ;  Sieber, Volker )

• Sprecherin: Professorin Dr. Miriam Agler-Rosenbaum, seit 3/2022