AutoBio-Verbund entwickelt effizienzsteigernde Technologien für automatisierte Bioprozesse
Das Verbundprojekt AutoBio mit dem Förderkennzeichen (FKZ 02PJ1150) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über die nächsten drei Jahre gefördert. Das vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreute Programm hat ein Gesamtvolumen von 3.7 Millionen Euro und ist Teil des Rahmenprogramms “Forschung an der Produktion von morgen”. Von den in dem Programm insgesamt eingereichten 114 Skizzen wurden 13 nach Begutachtung zur Förderung empfohlen. Im Rahmen des AutoBio-Verbundprojekts ist es das gemeinsame Ziel der Partner, durch interdisziplinäre Ansätze zwischen der Biotechnologie, der Verfahrens- und Elektrotechnik sowie der Informatik, Entwicklungszeiten durch partielle Automatisierung signifikant zu verkürzen. Weiterhin steht eine entscheidende Verringerung der Entwicklungskosten verbunden mit einer Effizienzsteigerung der Prozessentwicklung biotechnologischer Verfahren im Fokus des Konsortiums. In dem AutoBio-Verbund sind neben zwei akademischen Partnern der Technischen Universität Berlin insgesamt fünf mittelständische Unternehmen beteiligt. Die TU Berlin hat die Koordination des Vorhabens übernommen.
Die Biotechnologie ist eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, welche die Basis für die Herstellung vieler Pharmazeutika, industrieller Biokatalysatoren, aber zunehmend auch von Grund- und Fein- und Spezialchemikalien ist. Experten aus Industrie und Wissenschaft schätzen, dass bereits 2030 ein Drittel der weltweiten industriellen Produktion aus biotechnologischen Prozessen stammen wird. Bioprozesse sind nachhaltig und ressourcenschonend. Die entsprechenden Katalysatoren werden kostengünstig auf der Grundlage nachwachsender Rohstoffe generiert und arbeiten unter milden Reaktionsbedingungen.
Eine große Herausforderung für das Erreichen der anspruchsvollen Ziele des AutoBio-Verbunds ist die Verkürzung der Entwicklungszeiten für Bioprozesse, die mit derzeit 5-8 Jahren, im Vergleich zu anderen industriellen Prozessen, sehr lang ist. Mit der Verkürzung der Entwicklungszeiten durch eine strategische Herangehensweise sollen auch die vergleichsweise hohen Investitionsrisiken und -kosten drastisch reduziert werden.
Im Rahmen des Vorhabens erarbeiten die Fachgebiete Bioverfahrenstechnik und Mess- und Regelungstechnik aus der Fakultät III Prozesswissenschaften der TU Berlin in enger Abstimmung mit den fünf am Projekt beteiligten mittelständischen Unternehmen (BioSilta Europe GmbH, BRAIN AG, infoteam Software AG, Organobalance GmbH, PreSens Precision Sensing GmbH) Strategien und Methoden, wie u.a. die Industriestandards „Quality by Design“ (QbD), um bioprozessbasierte Produkte effizient zu entwickeln und das Potential der Methodik an ersten, aus den Unternehmen stammenden Produktbeispielen zu demonstrieren.
Im Verbundprojekt werden manuelle Strategien der experimentellen Entwicklung weitgehend automatisiert, d.h. auf Roboterplattformen übertragen und die zu untersuchenden Prozesse mittels der modellbasierten Versuchsplanung optimiert.
Für eine konsistente Bioprozessentwicklung auf automatisierten Plattformen ist die Übertragung des oftmals in industriellen Prozessen angewandten Zulaufverfahrens (Fed-batch) bis in den mL Maßstab essentiell. Dadurch wird ermöglicht, bereits in einer frühen Entwicklungsphase neben naturwissenschaftlichen erstmals auch ingenieurtechnische Fragestellungen der Prozesskontrolle und des Scale-up zu berücksichtigen.
Diese systematische Herangehensweise soll es im Projektverlauf ermöglichen, schon während der Phase der Produktentwicklung die Datenbasis für eine effiziente Prozesskontrolle und -regelung zu erreichen. Die abgeleiteten Modelle sollen im Verlauf des Forschungsprogramms parallel im kleinen Maßstab im Hochdurchsatz in industriellen Prozess-Simulatoren getestet werden. Das Projekt wird von einem Gremium assoziierter Industriepartner begleitet, zu denen auch international agierende Konzerne gehören.
Interessierte industrielle Partner, die sich entweder als Technologieanbieter oder als zukünftige Anwender der automatisierten Prozesse in das AutoBio-Programm einbringen wollen, sind eingeladen dem Industriekonsortium beizutreten.
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