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Verfahrenstechnik 219
Bioverfahrenstechnik
Die Bioverfahrenstechnik (auch Bioprozesstechnik) ist der Bereich der
Biotechnologie, der sich mit der verfahrenstechnischen Umsetzung
beschäftigt, bzw. der Teil der Verfahrenstechnik, der sich mit
biotechnologischen Prozessen beschäftigt. Die Biotechnologie macht
Stoffumwandlungen durch biologische Prozesse in technischen
Anwendungen nutzbar. Diese Prozesse können durch die in Zellen
(meist Bakterien, Hefen) enthaltenen Enzyme (früher: Ferment) bzw.
durch isolierte Enzyme durchgeführt werden. In beiden Fällen spricht
man von Biokatalyse, Biosynthese oder Fermentation. Von
Kultivierung spricht man dagegen nur, wenn Zellen eingesetzt werden,
die sich während des Prozesses vermehren bzw. Stoffwechsel
betreiben. Teilbereiche der Biotechnologie sind z. B. die
Mikrobiologie, Chemie und Biochemie. Gentechnische Methoden
können eingesetzt werden, kommen aber nicht zwangsläufig bei allen
biotechnologischen Anwendungen zum Einsatz. Ein wichtiger Bereich
der Biotechnologie ist die Verfahrenstechnik, die Prozesse in
Faulturm eines Klärwerks
Forschungs- oder Produktionsmaßstab umsetzt. Dazu gehört die generelle Planung und Umsetzung eines Verfahrens,
die Entwicklung der Prozesskontrolle und der Aufbereitungsmethoden für die Produkte, die Steuerung von
Produktionsprozessen und ihre laufende Optimierung.
Vor- und Nachteile
Biotechnologische Verfahren können verschiedene Vor- und Nachteile gegenüber den chemischen Verfahren haben:
• Bei chemischen Verfahren sind teilweise extreme Bedingungen (z. B. hohe Drücke und/oder Temperaturen) und
giftige Chemikalien notwendig. Biologische Prozesse laufen unter weniger extremen Bedingungen ab und können
verschiedene chemische Verfahren wegen ökonomischer und ökologischer Vorteile ersetzen.
• Manche Verbindungen sind nicht mit chemischen Methoden synthetisierbar, können jedoch biotechnologisch
hergestellt werden.
• Vor allem bei pharmzeutischen Anwendung kann es notwendig sein, nur eine Varianten von chiralen
Verbindungen einzusetzen. Bei biotechnologischer Produktion ist nur eine Variante vorhanden, bei chemischer
Herstellung dagegen meistens beide.
• Da biologische Prozesse nicht bei höheren Temperaturen ablaufen können, ist damit auch die
Reaktionsgeschwindigkeit limitiert. Reaktoren brauchen hier daher oft größere Volumina als bei chemischen
Verfahren.
Einsatzbereiche
Biotechnologische Anwendungen unterscheiden sich stark und werden daher in verschiedene Bereiche eingeteilt.
Neben der Bioverfahrenstechnik zu Herstellung von bestimmten Verbindungen können diese einzelnen Bereiche
auch andere Felder umfassen:
• Die Weiße Biotechnologie (industrielle Biotechnologie) kann chemische Verfahren, bei denen
Nicht-Enzym-Katalysatoren verwendet werden, ersetzen und ergänzen. Es werden z. B. Fein- und
Grundchemikalien, Enzyme und anderes erzeugt.
• Die Rote Biotechnologie (medizinische Biotechnologie) hat verschiedene Aufgaben, darunter auch die
bioverfahrenstechnische Herstellung von Wirkstoffen, Diagnostika und Impfstoffen.
• Die Grüne Biotechnologie beschäftigt sich vor allem mit der Optimierung von Nutzpflanzen. Die
Bioverfahrenstechnik spielt hier eine untergeordnete Rolle