Chemoenzymatische Synthese von Funktional Polyerstern

Industrie und Forschung beschäftigen sich schon seit den 1980iger Jahren mit den Möglichkeiten die Effizienz, Selektivität und Nachhaltigkeit von industriellen Prozessen mit Hilfe von enzymatischen Katalysatoren zu verbessern, wodurch kompetitive Alternativen zu den traditionell stöchiometrischen Synthesen sowie metallischen Katalysereaktionen entwickelt werden. Obwohl bereits einige Prozesse und Produkte erfolgreich in die Industrie implementiert wurden, ist es wichtig weitere Forschung in dem Bereich der biobasierten Kunststoffe zu betreiben, um weitere Prozesse großtechnisch umzusetzen und zu optimieren. Dieser Antrag behandelt daher die nachhaltige Herstellung von funktionalen, pflanzenbasierten Kunststoffen, die nicht über traditionelle Verfahren produziert werden können. Diese linearen Vorstufen werden anschließend in einer weiteren chemischen Reaktion zu innovativen und hochentwickelten Materialien weiter verarbeitet, mit dem Ziel eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten und Materialeigenschaften zu erreichen. Diese Polyester werden inspirierend auf nachfolgende Generationen an Wissenschaftler wirken und in absehbarer Zeit von industrieller Bedeutung sein, sobald die umweltfreundlichen Synthesetechniken einsatzbereit sind und werthaltige zur Weiterverarbeitung geeignete Materialien erzeugt werden können. Zusätzlich ermöglichen diese auf Pflanzen basierenden Produkte eine Vielzahl an Modifikationen, wodurch vielerlei Anwendungen vorstellbar sind. Eine erfolgreiche Umsetzung des CESBP Projektes wird ermöglicht durch die profunden Expertise des Wissenschaftlers auf dem Gebiet der enzymatischen Synthese und Funktionalisierung von biobasierten Polyestern, die er sich im Zuge des Masterstudiums, Doktorates und durch einen Forschungsaufenthalt bei Prof. JamesH. Clark,derseitdreißig Jahren auf denGebieten der Postpolymerisationsfunktionalisierung und nachhaltige Monomere biologischen Ursprungs forscht, angeeignet hat. Um diese innovativen Materialien entwickeln zu können, zeigt dieser Antrag einen multidisziplinären Ansatz auf, der traditionelle Polymerchemie mit zukunftsweisenden und umweltfreundlichen Synthesewegen verbindet. Die beschriebene Methodik wird nicht nur auf die Nachhaltigkeit und wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit der produzierten Polymere abzielen, sondern auch technologische und funktionelle Eigenschaften im Blick halten. Grüne und damit umweltfreundliche Modifizierungen der produzierten Biokunststoffe sollen untersucht werden und dabei eine hohe Diversität und breite Anwendungsmöglichkeit offerieren. Innovationen im Bereich Biokunststoffe sind ein Beispiel für das innige Zusammenspiel zwischen Biotechnologie und nachhaltiger Chemie. Die Bedeutung solcher Verfahren wird unter der Entwicklung hin zu einer Kreislaufwirtschaft in Zukunft zunehmen.

Seit über 50 Jahren untersuchen Industrie und Wissenschaft die Möglichkeiten Prozesse effizienter selektiver und nachhaltiger zu gestellten, indem enzymatische Katalyse als konkurrenzfähige Alternative zu traditioneller Synthese oder metallischer Katalyse entwickelt wird. Einige Prozesse und Produkte sind heute bereits implementiert, allerdings sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Effizienz zu steigern. Besonders im Bereich der biobasierten Kunststoffe ist es notwendig nachhaltige Prozesse und Produkte im großen Maßstab zu entwickeln und umzusetzen. In dieser Arbeit wurde die nachhaltige Synthese funktionaler Pflanzen basierter Kunststoffe entwickelt, die auf traditionellem chemischem Weg nicht erzeugt werden können. Polymere mit einer stark geordneten Struktur wurden mithilfe natürlicher Katalyse entwickelt, dabei wurden verschieden Bausteine aus fermentativen Prozessen verwendet. In einem zweiten Prozessschritt wurden die Polymere chemisch behandelt, um innovative Materialien mit einzigartigen Eigenschaften zu entwickeln, deren Einsatz in den unterschiedlichsten Bereichen möglich ist. Zuletzt wurden die erzeugten und funktionalisierten Kunststoffe recycelt bzw. upgecyclet, um den Kohlenstoffkreislauf der Materialien zu schließen. Die Materialien entwickelt im Rahmen des CESBP Projektes werden eine Inspiration für nachfolgende Wissenschaftler darstellen. Außerdem leisten sie einen wichtigen Beitrag in unsere Gesellschaft, die sich in einem Transformationsprozess hin zu grünem Plastik befindet, so dass die Umwelt, in der wir alle leben geschützt wird. Innovationen auf dem Gebiet des Bioplastiks sind ein Paradigma aus dem Bereich der zunehmenden Verschmelzung von Biotechnologie und nachhaltiger Chemie, um dem Druck gerecht zu werden, eine sich selbsterhaltende und nachhaltige Kreislaufwirtschat zu erreichen.