Österreich

Nachhaltigkeit auf molekularer Ebene

Copy space shot of laboratory tech, in protective gear, looking through the microscope and analyzing scientific samples.

Wenn es um Nachhaltigkeit geht, denken viele Menschen an das große Ganze: Wälder, Ozeane, bedrohte Arten.

Aber auch bei den mitunter kleinsten Bausteinen des Lebens, den Enzymen, kann ein nachhaltiger Umgang einen großen Unterschied machen. Brenntag arbeitet mit dem Schweizer Unternehmen INOFEA zusammen, das eine Technologie zum Schutz von Enzymen bei der Verarbeitung in der chemischen Produktion entwickelt hat. Das bedeutet zum Beispiel, dass die Herstellung von Medikamenten im besten Fall ohne umweltschädliche Stoffe und mit weniger Energieaufwand erfolgen kann.
Enzyme sind wichtig für Organismen. Fast alle Stoffwechsel­ prozesse, die in Lebewesen ablaufen, brauchen Enzyme als Antrieb. Als Biokatalysatoren sind die aktiven Proteine hoch­ selektiv und lösen bestimmte chemische Reaktionen aus oder beeinflussen sie maßgeblich. Jedes Enzym ist zudem sehr spezifisch und katalysiert eine bestimmte chemische Reaktion. Auch die Umgebung muss für Enzyme genau richtig sein. Wenn sie zu sauer oder zu alkalisch, zu heiß oder zu kalt ist, gehen sie kaputt. Die Arbeit mit Enzymen kann daher eine Herausforderung sein.
Chemist testing in the laboratory, Duisburg, Germany
Aus diesem Grund wird die chemische Katalyse häufig eingesetzt, um chemische Reaktionen zu beschleunigen. Traditionell werden häufig Metallkatalysatoren wie Alumi­ niumoxid, Platin oder Rhodium verwendet. Sie können hohen Temperaturen und Drücken standhalten. Diese Methode hat jedoch einige Nachteile: Die Metallkatalysatoren sind giftig, lassen sich nur schwer abtrennen sowie recyceln und müssen unter extremen Bedingungen eingesetzt werden, um eine gute Leistung zu erbringen. Metallkatalysatoren sind nicht spezifisch für eine bestimmte Art von Reaktion und erzeugen daher Nebenprodukte, die entfernt werden müssen.
„Die Zusammenarbeit mit INOFEA ist für Brenntag einzig­ artig: Kein anderer unserer Geschäftspartner bietet einen so spezialisierten und individuellen Service im Bereich der Biokatalyse. Hinzu kommt der innovative Ansatz im Um­ gang mit Enzymen, mit dem wir eine Lösung anbieten, die Pharmaherstellern helfen kann, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Enzyme sind grundlegende Bestandteile des Lebens, die dank dieser Technologie auch bei den härtes­ ten chemischen Reaktionen eingesetzt werden können. Mit diesem Service wollen wir beweisen, dass wir mit kleinen Veränderungen Reaktionen verbessern und in nachhaltigere Prozesse verwandeln können“, sagt Catarina Gil Forte, Head of Industry Market Management, Synthesis and Biopharma, bei Brenntag EMEA.
Two chemists working in the lab together, Singapore

Neueste Biotechnologie macht Enzyme wiederverwendbar

Um Metalle als Katalysatoren abzulösen, arbeitet Brenntag mit INOFEA zusammen. Das Biotech­Unternehmen aus der Schweiz hat ein Verfahren entwickelt, um immobilisierte Enzyme mit einem polymeren Schutzschild zu versehen. Dadurch können die Enzyme die Reaktion nicht nur unter schwierigen Bedingungen durchführen, da sie weniger emp­ findlich auf schwankende pH­Werte oder Temperaturen reagieren. Es ist auch möglich, sie wiederzuverwenden, da sie während der Reaktion nicht inaktiviert werden und leicht wiedergewonnen werden können.
Für die Verwendung durch Pharmaunternehmen müssen die Enzyme und ihr Schutzschild individuell und je nach End­ anwendung entwickelt werden. Dies führt zwar zunächst zu höheren Kosten, die aber durch die gewonnene Effizienz und Wiederverwendbarkeit wieder ausgeglichen werden können. Bei jedem Einsatz bleibt die Reaktivität über meh­ rere Herstellungszyklen hoch genug. Gleichzeitig sinken die Energiekosten, da im Gegensatz zur traditionellen Katalyse niedrigere Temperaturen verwendet werden können. Und im besten Fall fallen keine schädlichen Abfallstoffe an, weil keine Metalle verwendet werden.

Biokatalyse

In der Biokatalyse werden Enzyme eingesetzt, um chemische Reaktionen in Gang zu setzen, zu beschleunigen oder zu steuern. Zu diesem Zweck werden sie bei der Herstellung von Arzneimitteln, zum Beispiel Insulin, eingesetzt. Aber auch die Herstellung von Bier, Wein oder Käse basiert auf biokatalytischen Prozessen von Bakterien, Hefen oder Pilzen.

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