Das Arbeitspaket 1 unter Leitung von Prof. Dr. Karl-Erich Jäger (HHU Düsseldorf) adressiert den Megatrend Ressourceneffizienz am Beispiel von industriell relevanten Enzymen und Proteinen. Biokatalysatoren werden aufgrund ihrer hohen Stereo- und Regioselektivität einerseits zur industriellen Herstellung chiraler Feinchemikalien und Pharmazeutika eingesetzt, andererseits sind sie wichtig in der Waschmittel-, Papier-, oder Lebensmittelindustrie. Wie in der Abbildung veranschaulicht, werden daher im Arbeitspaket 1 Methoden und Verfahren zur Überproduktion von Proteinen und Enzymen, zur effizienten Sekretion und Aufarbeitung, und zur Immobilisierung von Biokatalysatoren entwickelt.

Das Ziel des CLIB-Kompetenzzentrum Biotechnologie (CKB) ist die Bereitstellung einer integrierten Infrastruktur für die Bioökonomie in NRW: vom Gen und Enzym zum Prozess und Produkt.

Das CKB wird basierend auf bereits gewonnenen Erfahrungen ein standortübergreifendes, integriertes Zentrum aufbauen und auf dem neusten Stand der Wissenschaft innovative Technologien am Standort NRW etablieren und diese in einen ersten Anwendungsmaßstab überführen. Das CKB adressiert die Leitmärkte Life Sciences und Gesundheit und füllt eine Lücke in der integrierten Prozessentwicklung.

Um die in der Biotechnologie ist die Zeit von der Idee bis zum Markteintritt deutlich länger als beispielsweise im IT-Bereich. Das liegt unter anderem an der klassischen Aufteilung der Biotechnologie in unterschiedliche Prozessbereiche (Upstream, Fermentation, Downstream) und der damit einhergehenden Spezialisierung der Technologieentwickler. So werden sehr gute Teillösungen z.B. bei der Substratvorbereitung, der Stamm- und Biokatalysatorentwicklung, der Fermentations- und Prozessentwicklung oder der Produktaufarbeitung erarbeitet. Für einen erfolgreichen biotechnologischen Prozess müssen aber alle Teillösungen aufeinander abgestimmt werden. Trotzdem werden heute oft iterativ Teillösungen modifiziert und erst danach im Gesamtprozess getestet. Der Optimierungsprozess bleibt bisher fragmentiert. Wie kann die Zeit von der Idee zum Markteintritt durch Integration der Teilprozesse der biotechnologischen Wertschöpfungskette schon zum Beginn der Entwicklung verkürzt werden?

Dieser Fragestellung widmen sich die Expertenzentren des CKB. Sie werden Strategien erarbeiten, mit denen die durch die bisherige Fragmentierung der Teilprozesse auftretenden Hemmnisse überwunden werden können. Vier Zentren bringen dazu ihre Expertisen in das CKB ein und entwickeln diese im Sinne einer integrierten biotechnologischen Prozessentwicklung weiter. Die Expertenteams arbeiten von der Konzeption bis zur Umsetzung vom Gen und Enzym bis zum Prozess und isolierten Produkt in enger Abstimmung. Der Optimierungsprozess erfolgt somit nicht nur innerhalb der Teilprozesse, sondern überspannt und integriert die gesamte Prozessentwicklung. Das Konzept der Integration der Teilprozesse der biotechnologischen Wertschöpfungskette schon zu Beginn der Entwicklung soll insbesondere in den ausgewählten Zentren-übergreifenden Arbeitspaketen für die Leitmärkte Life Sciences und Gesundheit exemplarisch umgesetzt werden.

Die Einbindung des CLIB-Clusters in die Kommunikation mit KMUs und Industrie wird für den Erfolg eine wesentliche Rolle spielen. Dies gilt insbesondere bei der Erhebung der Bedarfe und der Identifikation konkreter Hemmnisse bei der Realisierung biotechnologischer Prozesse.

Unsere Welt ändert sich rasant. Als globale Herausforderungen lassen sich die schnelle Urbanisierung, eine wachsende und älter werdende Gesellschaft und zunehmender Lebensstandard ausmachen. Die daraus resultierende Erschöpfung natürlicher Ressourcen und der Klimawandel beeinflussen die Qualität der Umwelt und die Lebensqualität der Bevölkerung. Die Entwicklung einer biobasierten Wirtschaft, in der erneuerbare Rohstoffe zum Einsatz kommen, ist vordringlich und Teil der Forschungsstrategie des Landes Nordrhein-Westfalen.

Die Biotechnologie ist als Schlüsseltechnologie von zentraler Bedeutung für die Etablierung einer von fossilen Rohstoffen zunehmend und langfristig vollständig unabhängigen Wirtschaft. Nordrhein-Westfalen kann mit seiner starken und strukturell bedeutsamen Chemieindustrie zu einer Modellregion für die Transformation von einer auf fossilen Rohstoffen basierenden zu einer nachhaltigen Wirtschaft werden.