Dieser kurze Artikel erklärt, was Biokatalyse ist, ihre Bedeutung und wie sie zum Wohle von Mensch und Umwelt eingesetzt werden kann.
Ziel dieses kurzen Artikels ist es, dem Leser die Bedeutung der Biokatalyse und deren Nutzung zum Wohle der Menschheit und des Umwelt. Biokatalyse bezieht sich auf die Verwendung biologischer Wirkstoffe, seien es Enzyme oder lebende Organismen, um chemische Reaktionen zu katalysieren. Die verwendeten Enzyme können in isolierter Form vorliegen oder innerhalb des lebenden Organismus exprimiert werden, wenn der Organismus zum Katalysieren einer solchen Reaktion verwendet wird. Der Vorteil der Verwendung von Enzymen und lebenden Organismen besteht darin, dass sie sehr spezifisch sind und keine nicht verwandten Produkte liefern, was bei der Verwendung von Chemikalien zur Durchführung solcher Reaktionen beobachtet wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Enzyme und lebende Organismen unter weniger härteren Bedingungen arbeiten und umweltfreundlich sind, im Gegensatz zu Chemikalien, die für solche Transformationen verwendet werden.
Der Prozess der Katalyse der Reaktion durch Enzyme und lebende Organismen wird als Biotransformation bezeichnet. Solche Biotransformationsreaktionen finden nicht nur in vivo im menschlichen Körper statt (Leber ist das bevorzugte Organ; wo Cytochrom P450s verwendet werden, um Xenobiotika in wasserlösliche Verbindungen umzuwandeln, die aus dem Körper ausgeschieden werden können), sondern können auch ex vivo unter Verwendung mikrobieller Enzyme verwertet werden Reaktionen durchzuführen, die für die Menschheit von Vorteil sind.
Es gibt eine Vielzahl von Wegen, auf denen Biokatalyse1 und Biotransformationsreaktionen können zum Nutzen von Mensch und Umwelt verwendet werden. Ein Bereich, der den Einsatz einer solchen Technologie rechtfertigt, ist die Herstellung von Kunststoff sei es für die Herstellung von Tüten, Dosen, Flaschen oder ähnlichen Behältnissen, da chemisch hergestellte Kunststoffe eine enorme Bedrohung für die biologische Vielfalt der Umwelt darstellen und nicht biologisch abbaubar sind. Sie reichern sich in der Umwelt an und lassen sich nicht so leicht entfernen. Die Verwendung von Enzymen und lebenden Organismen zur Herstellung von Biokunststoffe, Kunststoffe, die leicht biologisch abbaubar sind und keine Gefahr für die Umwelt darstellen, würden nicht nur den chemisch gewonnenen Plastikmüll reduzieren, sondern auch dazu beitragen, Ökosysteme zu erhalten und das Aussterben unserer Flora und Fauna zu verhindern. Die biologisch abbaubaren Behälter aus Biokunststoff würden in verschiedenen Branchen wie der Agrarindustrie, der Lebensmittelverpackung, der Getränke- und Pharmaindustrie Verwendung finden.
Zur Herstellung von Biokunststoffen gibt es heute eine Vielzahl von Technologien2-4. Einige wurden im Labor validiert, andere befinden sich noch im Anfangsstadium. Weltweit arbeiten Forscher an solchen Technologien, um sie kosteneffektiv zu machen5 und skalierbar, so dass sie zur Produktion von Biokunststoffen im industriellen Umfeld aufgegriffen werden können. Diese Biokunststoffe können letztlich chemisch hergestellte Kunststoffe ersetzen.
DOI: https://doi.org/10.29198/scieu1901
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Quelle (n)
1. Pedersen JN et al. 2019. Genetische und chemische Ansätze für das Oberflächenladungs-Engineering von Enzymen und ihre Anwendbarkeit in der Biokatalyse: Eine Übersicht. Biotechnologie Bioeng. https://doi.org/10.1002/bit.26979
2. Fai Tsang Y et al. 2019. Produktion von Biokunststoff durch Verwertung von Lebensmittelabfällen. Umwelt International. 127. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.076
3. Costa SS et al. 2019. Mikroalgen als Quelle für Polyhydroxyalkanoate (PHAs) – Eine Übersicht. Int. J. Biol. Macromol. 131. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.03.099
4. Johnston B. et al. 2018. Die mikrobielle Produktion von Polyhydroxyalkanoaten aus Polystyrol-Abfallfragmenten, die durch oxidativen Abbau gewonnen wurden. Polymere (Basel). 10(9). https://doi.org/10.3390/polym10090957
5. Poulopoulou N et al. 2019. Erforschung von Biokunststoffen der nächsten Generation: Poly(alkylenfuranoat)/Poly(alkylenterephthalat) (PAF/PAT)-Blends. Polymere (Basel). 11(3). https://doi.org/10.3390/polym11030556
ÜBER DEN AUTOR
Rajeev Soni Promotion (Cambridge)
Dr Rajeev Soni promovierte in Molekularbiologie an der University of Cambridge, wo er Cambridge Nehru und Schlumberger-Stipendiat war. Er ist ein erfahrener Biotech-Experte und hatte mehrere leitende Positionen in Wissenschaft und Industrie inne.
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