TU München: Technikum für Weiße Biotechnologie startklar

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Ein 1000-Liter-Bioreaktor ist der Herzstück der neuen Produktionsanlage, die im Technikum des Forschungszentrums Weiße Biotechnologie der TU München aufgebaut wurde. Quelle: TU München

30.03.2011  - 

Ein hochaufragender 1000 Liter- Bioreaktor ist das Prunkstück des neuen Technikums. „Dieser Anlagenpark ist in seiner Größe und Zusammenstellung bisher einzigartig“, sagt Dirk Weuster-Botz über das Ensemble aus Fermentern, Zellpressen und Filtersystemen. Der Leiter des Lehrstuhls für Bioverfahrenstechnik der TU München hat das technische Herzstück des neuen Forschungszentrums für Weiße Biotechnolgie konzipiert. Am 23. März wurde die Anlage feierlich auf dem Forschungscampus in Garching eingeweiht. Ab Juli können Universitätsforscher und Industriekunden hier im pilotindustriellen Maßstab Biokatalysatoren herstellen. Auch die Studierenden des Masterstudiengangs „Industrielle Biotechnologie“ sollen davon profitieren. Das Technikum gilt den Münchner Forschern als weiterer Baustein hin zu einem geplanten Zentrum mit dem Titel „Bauhaus Synthetische Biotechnologie“.

Mikroorganismen und Enzyme für die industrielle Stoffproduktion nutzen- dieses Ziel verfolgt die sogenannte Weiße Biotechnologie. Zu den typischen Produkten zählen Feinchemikalien, Lebensmittel und Lebensmittelzusatzstoffe. Zentral für deren Herstellung sind dabei Biokatalysatoren, also Enzyme, die dabei helfen, Rohstoffe in ein verwertbares Produkt umzuwandeln. Für ihren Einsatz in der Industrie müssen Enzyme in großen Maßstab mit Hilfe von Mikroben hergestellt werden. Doch gerade der Schritt von der Eiweißproduktion im Labor hin zur Massenproduktion ist eine Herausforderung, mit der sich bislang nur wenige Universitäten beschäftigen. Die Technische Universität München hat sich zum Ziel gesetzt, die industrielle Biotechnologie zu einem Forschungs- und Ausbildungsschwerpunkt auszubauen. Dem dazu eingerichteten „Forschungszentrum Weiße Biotechnologie“ gehören neun Professuren aus Natur- und Ingenieurswissenschaften der TU München an, darunter Verfahrenstechniker, Chemiker und Biotechnologen.

Vier Millionen Euro in Umbau und Einrichtung investiert

Nun hat das neue Forschungszentrum mit dem „Technikum“ Quartier auf dem TU-Forschungscampus in Garching bezogen. Das ehemalige Gebäude der Technischen Chemie wurde dazu in den letzten 14 Monaten entkernt und es wurden in die Halle neue Stockwerke für Büroräume eingezogen. „Umbau und die Anschaffung der Geräte haben jeweils zwei Millionen Euro gekostet“, sagt der Technische Leiter der Anlage, Dominik Maslak. Er hat den Gerätepark der Sicherheitsstufe S1 mit Lehrstuhlinhaber Dirk Weuster-Botz konzipiert. Besonders stolz sind die Bioverfahrenstechniker auf den riesigen Hauptfermenter gleich im Eingangsbereich der Halle, einen Stahltank mit einem Arbeitsvolumen von 1000 Litern. „In dieser Größe und Form ist dieser Anlagenpark an einer Universität einzigartig“, sagt Maslak. Viele Programmschritte laufen automatisch ab. „Andere Anlagenteile arbeiten aber halbautomatisch, um hier im Entwicklungsprozess flexibel zu bleiben“, so Maslak.  Insgesamt steht nun Forschern im Technikum eine Anlage zur Verfügung, die es ihnen erlaubt, ihre Laborexperimente in einen pilotindustriellen Maßstab zu überführen. Zur Einrichtung  gehören neben den Fermentern  auch Maschinen, um die Zellhüllen der herangezüchteten Mikroben aufzuknacken (1000 bar-Hochdruckhomogenisator) sowie eine Chromatographieanlage für die Aufreinigung der Proteine. Eine Reinwasseranlage, Kühlräume und ein begehbarer Abzug machen das Ensemble komplett.

Forscher und Studierende können im pilotindustriellen Maßstab produzieren

Von dem Technikum profitieren sollen vor allem die Forscher der TU München, etwa wenn es darum geht Wirtsorganismen für die Produktion zu optimieren oder die Bioprodukte effizient aufzutrennen und zu reinigen. Aber auch externe Kunden aus kleinen und mittleren Unternehmen dürfen den Anlagenpark exklusiv für Entwicklungsprojekte nutzen. 

 „In einem solchen Fall bringen die Firmen ihre eigenen Mitarbeiter, ihre eigenen Agentien und ihr Know-how mit“, erläutert Dirk Weuster-Botz. Etwa drei Wochen veranschlagen die TUM-Forscher durchschnittlich für ein Projekt, von der Anzucht von Mikroben bis hin zum fertigen Proteinprodukt. „Bis in drei Jahren wollen wir, dass die Anlage auf diese Weise voll ausgelastet ist“, sagt der Bioverfahrenstechniker. Obwohl erst im Juli dieses Jahres der Betrieb starten wird, sind bereits die ersten Anfragen da. Auch die Ausbildung, und damit die Studierenden des neuen Masterstudiengangs „Industrielle Biotechnologie“ sollen profitieren. „Unsere 15 Studenten dürfen im Rahmen eines Praktikums vier Wochen im Jahr Erfahrungen in der Anlage sammeln“, so Weuster-Botz.

„Bauhaus Synthetische Biotechnologie“ geplant

 Das neue Technikum des Forschungszentrums Weiße Biotechnologie gilt der TU München als Keimzelle auf dem Weg zu einem Zentrum für industrielle Biotechnologie mit überregionaler Strahlkraft. So hat die Universität nun eine Initiative mit dem Titel „Bauhaus Synthetische Biotechnologie“ vorangetrieben. Unter dem Begriff „Synthetische Biotechnologie“ fassen die Initiatoren sämtliche Techniken zusammen, die langfristig dafür sorgen werden, dass die chemische Industrie nicht mehr mit ölbasierten Verfahren arbeiten muss. Das Bauhaus-Konzept sieht vor, die Forschung aus Natur- und Ingenieurswissenschaften im Münchner Raum stärker zu verzahnen und mit dem Know-how von Industriepartnern zu bündeln. Ziel sei es „ein Gravitationszentrum im Wissenschaftsraum München zu schaffen und einen internationalen Beitrag zum Paradigmenwechsel in der Chemischen Industrie zu schaffen“, heißt es in einem Konzeptpapier der TU München. Vorbild für die TUM-Initiative ist demnach das Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität in München. 

Für das „Bauhaus Synthetische Biotechnologie“ plant die TUM ein Zentralinstitut am Standort in Garching, weitere Forschungs- und Industriestandorte in der Region sollen dazu kommen. Nach den Plänen der TU würden bis zu acht Nachwuchsgruppen in Garching angesiedelt werden. Sie sollen vier Schwerpunktthemen beackern: Beim Thema Minimalzellen soll es darum gehen, die Vielfalt an Stoffwechselwegen in Produktionsorganismen zu reduzieren und diese so für den Herstellungsprozess maßzuschneidern. Mit sogenannten zellfreien Synthesen, der Entwicklung sogenannter biohybrider Chipsysteme und der Entwicklung von künstlichen Biomolekülen werden sich die drei weitere geplante Schwerpunkte beschäftigen.