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 mithilfe von Enzymen und lebenden Organismen wird als Biotransformation bezeichnet. Solche Biotransformationsreaktionen finden nicht nur in vivo im menschlichen Körper statt (bevorzugtes Organ ist die Leber, wo Cytochrom P450 zur Umwandlung von Xenobiotika verwendet wird). Wasser lösliche Verbindungen, die vom Körper ausgeschieden werden können), können aber auch ex vivo mithilfe mikrobieller Enzyme genutzt werden, um für den Menschen nützliche Reaktionen durchzuführen.
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 Material, sei es zur Herstellung von Beuteln, Dosen, Flaschen oder ähnlichen Behältern, die chemisch hergestellt werden Kunststoffe stellen eine große Bedrohung für die biologische Vielfalt in der Umwelt dar und sind nicht biologisch abbaubar. Sie reichern sich in der Umwelt an und lassen sich nicht einfach entfernen. Die Verwendung von Enzymen und lebenden Organismen zur Herstellung Biokunststoffe, Kunststoffe die leicht biologisch abbaubar sind und keine Gefahr für die Umwelt darstellen, würden nicht nur einen großen Beitrag zur Reduzierung des chemisch hergestellten Plastikmülls leisten, sondern auch zur Erhaltung der Ökosysteme beitragen und das Aussterben unserer Flora und Fauna 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, sodass sie zur Herstellung von Biokunststoffen im industriellen Umfeld eingesetzt werden können. Diese Biokunststoffe können letztendlich chemisch hergestellte Kunststoffe ersetzen Kunststoffe.
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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