Entwicklung eines Bioprozess-Simulators

Von 2006 bis 2008 führte die Technische Universität Dortmund (Fakultät für Bio- und Chemieingenieurwesen, Lehrstuhl Anlagen- und Prozesstechnik) in Kooperation mit INOSIM und der bitop AG (Witten) ein Forschungsprojekt durch. Ziel war die Entwicklung und praktische Anwendung einer Simulationssoftware für biotechnische Herstellungsprozesse.

Biotechnologie gilt allgemein als umweltfreundliche Variante zur konventionellen Industrie, und prinzipiell stimmt das auch. Jedoch fallen gerade in dieser noch jungen Branche oft große Abwasser- und Abfallmengen an, die eine aufwändige Deponierung oder Aufarbeitung erfordern. Der Grund: Der Biotechnologie fehlten bisher Instrumente zur Entwicklung einer ökologisch verträglicheren Produktion, wie sie der konventionellen Industrie seit Jahren zur Verfügung stehen.

Neue Produktionsmethoden erfordern neue Lösungen

Es ist ein Unterschied, ob eine Simulationssoftware die Abläufe in einer chemischen Fabrik abbilden soll, oder ob die wesentlich komplexeren Vorgänge der biotechnologischen Produktion, die ja mit lebendigen Prozessen und Organismen arbeitet, realistisch dargestellt werden sollen.

Die Technische Universität Dortmund entwickelte deshalb in diesem Forschungsprojekt Modelle, die eine Simulation biotechnologischer Prozesse ermöglichen sollten. Der Projektpartner INOSIM integrierte die Forschungsergebnisse in seine Simulationsumgebung. Ergebnis war eine innovative Prozesssimulations-Software, die direkt anschließend bei der Wittener bitop AG in der biotechnologischen Herstellung praktisch erprobt wurde. Die dortige Ectoin-Produktion konnte durch den Einsatz des neuen Simulators auf Anhieb nachhaltiger gestaltet werden (38 % weniger Abwasser, 17 % weniger Salze und 16 % weniger Energieverbrauch). Last but not least: Die Produktionskosten wurden um 26 % gesenkt.

Das Forschungsprojekt bewies, welche Optimierungs- und Nachhaltigkeitspotentiale Simulation für die biotechnologische Branche erschließt. Durch den Einsatz innovativer Simulatoren wird es künftig möglich sein, die biotechnologische Produktion umweltverträglicher zu konzipieren und dadurch die ökologische und ökonomische Wertschöpfung nachhaltig zu verbessern.

Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Kennziffer AZ 13175

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