Im Rahmen dieser Arbeit werden das Potential und die Grenzen der industriellen Biotechnologie, basierend auf der aktuellen Forschung unter ökologischen Aspekten wie Nachhaltigkeit, Energie- und Atomeffizienz, kritisch bewertet.
Am Beispiel der Glucose Oxidase, Laccase (Novozym® 51003) und rekombinanten Esterasen gelang es mehrere effiziente Biokatalysen aus der analytischen in die präparative Anwendung zu überführen. Als Schlüsseltechnologie wurde die Mikroreaktionstechnik zur Prozessintensivierung in der Biokatalyse etabliert. Ein Fallfilmmikroreaktor (FFMR) wurde erstmalig für die enzymatische Oxidation von Glucose eingesetzt, vergleichend bewertet und in einen größeren Maßstab überführt.
Die frühe Ökoeffizienzanalyse einer Laccase-initierten oxidativen C-N Kopplung hat dazu beigetragen die Produktivität zu verbessern. Einen weiteren Schwerpunkt bildete die Prozessentwicklung für selektive Laccase-katalysierte oxidative C-C Kopplungen. Neue Einblicke in den Reaktionsverlauf und in molekülspezifische Beschränkungen für selektive Oxidationen, insbesondere in Emulsionen oder Suspensionen, wurden mit Hilfe eines in situ FTIR-Spektometers erhalten. Im Ergebnis wurden atomeffiziente, selektive und schnelle oxidative Dimerisierungen im Multigramm Maßstab realisiert.
Ein letztes Prozessbeispiel umfasst die Verwendung rekombinanter Schweineleberesterasen zur enantioselektiven Desymmetrisierung von Dimethyl Cyclohex-4-ene-cis-1,2-dicarboxylat im 250 g-Maßstab. Bei einem Umsatz von 100 % wurden Enantiomerenreinheiten von >99,5 % ee erhalten.