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„BioIndustrie 2021- Cluster - Wettbewerb zur Entwicklung neuer Produkte und Verfahren in der industiellen Biotechnologie“

Im Rahmenprogramm„Biotechnologie - Chancen nutzen und gestalten“des Bundesministeriums für Bildung und Forschung

Antragsteller: TuTech Innovation GmbH

„Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“„ Biokatalyse auf neuen Wegen“

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„Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“

KONSORTIUM:

INSTITUTIONENBioCon Valley GmbH Bremer Investitions-Gesellschaft mbHBremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbHHSH Nordbank AGInnovationsstiftung Schleswig-HolsteinPatent- und Verwertungsagentur Schleswig-Holstein GmbHWirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH

ANTRAGSTELLER: TuTech Innovation GmbHHarburger Schloßstr. 6-1221079 HamburgTel.: 040-76629-6001Fax: 040-76629-6119E-Mail: [email protected]

KMUDECODON GmbHDr. Rieks GmbHmedorex e.K.Molzym GmbH & Co. KGSolvent Innovation GmbHSternEnzym GmbH & Co. KG

GROSSUNTERNEHMENBASF AktiengesellschaftDANISCO Deutschland GmbHDOW Deutschland Anlagengesellschaft mbHDSM Pharma Chemicals Regensburg GmbHHenkel KGaALinde-KCA-Dresden GmbHSigma-Aldrich Symrise GmbH & Co. KG

INSTITUTIONENBioCon Valley GmbH BIS Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbHBremer Investitions-Gesellschaft mbHInnovationsstiftung Schleswig-HolsteinPatent- und Verwertungsagentur Schleswig-Holstein GmbHTuTech Innovation GmbH (TuTech)WTSH - Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH

FORSCHUNGSEINRICHTUNGENEuropean Molecular Biology Laboratory (EMBL)Leibniz-Institut für Katalyse e.V.

HOCHSCHULENChristian-Albrechts-Universität Kiel Institut für Allgemeine MikrobiologieErnst-Moritz-Arndt Universität Greifswald Institut für BiochemieGottfried-Wilhelm-Leibniz Universität Hannover Institut für Technische ChemieHelmut-Schmidt-Universität Institut für ThermodynamikHochschule Bremen Institut für Umwelt- und BiotechnikInternational University Bremen Arbeitsgruppe Prof. Dr. Schwaneberg Arbeitsgruppe Prof. Dr. ZachariasTechnische Universität Hamburg-Harburg Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik Institut für Technische Biokatalyse Institut für Technische Mikrobiologie Institut für Umwelttechnik und EnergiewirtschaftUniversität Hamburg Biozentrum Klein Flottbek Zentrum für BioinformatikUniversität Rostock Institut für ChemieUniversität Stuttgart Institut für Technische Biochemie

08.11.2006


Anhang: 1 Schreiben des Senators der Behörde für Wissenschaft und Forschung der Freien und Hansestadt Hamburg 2 Übersicht Konsortium und Interessenten 3 Konsortium: Partner und ihre technologischen Expertisen 4 Konsortium: Letters of Intent, Profile und Curricula Vitae 5 Information „Initiative Industrielle Biotechnologie Nord (IBN)“

Inhalt: 1. Executive Summary 1

2. Forschungsziele und Kommerzialisierung 22.1 Screening-Technologieentwicklung und Bereitstellung stabiler Biokatalysatoren für neuartige Reaktionen 2 2.2 Biokatalyse unter ungewöhnlichen Bedingungen (Verfahrensentwicklung)/DSP 3 2.3 Fermentationstechnologie, Produktion von neuartigen Enzymen und Up-Scaling 4

3. Expertise 5

4. Qualitätsmanagement 6

5. Evaluierung und Bewertung 6

6. Kosten- und Finanzierungsplan 7 6.1 Wertschöpfung 7 6.2 Finanzierung 7 6.2.1 Projektfinanzierung 7 6.2.2 PPZ – Fonds (produktorientierte Projektzentren) 7 6.3 Unternehmensgründung 8 6.4 Managementstruktur 8

1„Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“

1. Executive Summary

Das Cluster „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ hat zum Ziel, durch das auf inter-disziplinär angelegten technischen Kernkompetenzen basierende Netzwerk, Verbesserungen in den Bereichen - wirtschaftliche Wertschöpfung - Wettbewerbsfähigkeit - Beschäftigungssituation - zu erreichen. Hieran beteiligen sich global agierende Unternehmen (BASF, Danisco, DOW Deutschland, DSM Deutschland, Henkel, Linde, Sigma-Aldrich, Symrise) sowie verschie-dene Unternehmen aus dem KMU-Bereich (DECODON, Dr. Rieks, medorex, Molzym, Solvent Innovation, SternEnzym). Durch die unterschiedlichen Schwerpunkte und Geschäftsmodelle der beteiligten Industriepartner wird eine Kommerzialisierung der Forschungsergebnisse entlang der gesamten Wertschöpfungskette (vom Enzym über die Produktion und das Downstream-Pro-cessing bis zum Endprodukt) sichergestellt. Getragen werden die hierzu notwenigen Innovati-onen durch ein breites interdisziplinäres Netzwerk an Forschergruppen aus Hochschulen und Forschungszentren (Antranikian, Beller, Bornscheuer, Hass, Kaltschmitt, Kragl, Liese, Nie-meyer, Rarey, Scheper, Schmid, Schmitz-Streit, Schwaneberg, Streit, Wilmanns, Zacha-rias, Zeng).Neben der traditionellen Projektförderung über das BMBF werden Fonds für produktorientierte Projektzentren auf Basis von privaten und institutionellen Investoren mit professionellem Fonds-management etabliert werden, um auch das langfristige Bestehen der Initiative sicherzustellen. Das geplante Cluster „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ wird in einer gemeinsamen und interdisziplinären Forschungskooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft das große, in-dustriell relevante Potenzial von Biokatalysatoren aus Mikroorganismen systematisch erforschen und sie in eine industrielle Anwendung überführen. Hierbei kann das Cluster auf Strukturen zu-rückgreifen, die bereits im Verbund „Industrielle Biotechnologie Nord (IBN)“ vorhanden sind. IBN ist im Jahr 2005 angetreten, um die im Bereich der industriellen Biotechnologie vorhandenen Ex-pertisen in den fünf norddeutschen Bundesländern Schleswig-Holstein, Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Bremen und Niedersachsen zu bündeln und Synergien zu nutzen. Das professio-nelle Projektmanagement erfolgt durch die antragstellende TuTech Innovation GmbH (TuTech).Die primären Forschungsziele des Clusters liegen in der Erschließung neuer Biokatalysatoren durch Screening oder Optimierung neuer und bekannter Enzyme unter veränderten Einsatzbe-dingungen für außergewöhnliche Syntheseleistungen. Hierbei soll einerseits der Effekt ausge-nutzt werden, dass Enzyme neben ihrer eigentlichen Substrat-/Produktspezifität oft auch weitere Spezifitäten aufweisen (Enzym-Promiskuität), andererseits sollen Enzyme gefunden/generiert werden, die neue bisher in der Biokatalyse nicht bekannte Reaktionen durchführen. Dieses geht einher mit der Entwicklung von innovativen und nachhaltigen biokatalytischen Verfahren unter unkonventionellen Bedingungen (extreme Temperatur-, Druck-, pH-, Salz- und Lösungsmittelbe-reiche). Der Vorteil der Verfügbarkeit von Enzymen, die unter nicht-natürlichen Bedingungen hoch aktiv sind, ist offensichtlich: Der nachhaltige und breite Einsatz von Enzymen in der Biotechnologie kann nur gelingen, wenn in vielen Fällen die Substrat- und Produktlöslichkeit erhöht wird. Darüber hinaus müssen Probleme der regio- und stereospezifischen Umsetzung und Produktaufreinigung angegangen werden. Diese dringenden Probleme können in vielen Fällen nur durch robuste En-zyme, die in nichtwässrigen Lösungsmitteln (z.B. ionische Flüssigkeiten, org. Lösungsmittel oder scCO2) funktionieren, gelöst werden. Parallel dazu sind hier Enzyme von Nöten, die auch an-deren extremen, für die organische Synthese notwendigen Reaktionsbedingungen standhalten (Druck, pH, Temperatur etc.). Für die Lösung dieser Probleme können Enzyme aus extremophi-len Mikroorganismen herangezogen werden.


Das Cluster „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen’’ wird als primäre Produkte neue Screeningtechnologien, effizientere Produktionstechnologien und neue Aufar-beitungstechnologien generieren. Mit die-sen primären Produkten werden entlang der Wertschöpfungskette Chemikalien und Proteine als Waren synthetisiert werden. Anwendung finden diese Produkte dann letztendlich in den Märkten der Chemie, Kosmetik, Lebensmittel, Medizin, Pharma und „Consumer Products“.

2. Forschungsziele und KommerzialisierungDas geplante Cluster „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ wird in einer gemeinsamen und interdisziplinären Forschungskooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaften das große Potenzial von Biokatalysatoren aus Mikroorganismen (Bakterien, Archaeen, Hefen und Pilze) systematisch erforschen und für eine industrielle Anwendung erschließen. Die spezifischen Ziel-setzungen des Projekts wurden dabei in bi- und multilateralen Gesprächen mit den unterschied-lichen Industriepartnern identifiziert. Im Verlaufe dieser Diskussionen wurden folgende Leitpro-jekte definiert, welche die Netzwerkstrukturen entlang der Wertschöpfungskette integrieren und die Leistungsfähigkeit des beantragten Netzwerks beispielhaft demonstrieren.

2.1 Screening-Technologieentwicklung und Bereitstellung stabiler Biokatalysatoren für neuartige ReaktionenEnzyme finden eine immer größere Verbreitung in der Industrie, um chemische Reaktionen zu katalysieren oder als Zusatzstoffe, wie z. B. in Waschmitteln, eingesetzt zu werden. Biokatalysa-toren sind von Natur aus selektiv und effizient. Sie ermöglichen die Etablierung nachhaltiger Pro-zesse. Im Gegensatz zu diesen weit verbreiteten Vorteilen gibt es derzeit jedoch noch zahlreiche Limitierungen für den Einsatz von Biokatalysatoren in einem industriellen Umfeld. Aufgrund die-ser Problematik ist es das Ziel des Clusters „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“, Bioka-talysatoren für außergewöhnliche bzw. unnatürliche Reaktionen zu identifizieren, zu optimieren und in den industriellen Einsatz zu übertragen. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, sollen mindestens drei Strategien parallel verfolgt werden, die alle über ein hohes Innovationspotenzial verfügen und aufgrund der unter 2.2 und 2.3 angeführten Verfahren von den Industriepartnern gewünscht werden und Voraussetzung für die Erfüllung der angestrebten Ziele sind.

1. Entwicklung von Durchmusterungsverfahren für neue Reaktionen mit hoher Industrierelevanz. Es müssen innovative Testsysteme und high-through-put Screeningtechnologien in Kombination mit der entsprechenden Analytik entwickelt und etabliert werden. Nur so kann es gelingen, wirk-lich neue Reaktionen zu identifizieren (BASF).

2. Aufbau eines „Zentrums für biokatalytische Metagenomik“, um die immense Vielfalt der Natur zu nutzen und bisher nicht kultivierte Mikroorganismen zu erschließen. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit „BiocatCollection“ (TUHH) sowie dem Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ (Uni Kiel) und den ohnehin im Norden vorhandenen Metagenomexperten in Wirtschaft (Molzym) und Universitäten.

3. Ein Evolutions-Protein-Design-Zentrum mit dem Schwerpunkt „gerichtete Evolution“ dient als verbindendes Glied zwischen den ausgewählten Projekten, welches zur Vernetzung und Gene-rierung von Synergien zwischen Wissenschaft und Wirtschaft beiträgt (DSM).

2


2.2 Biokatalyse unter ungewöhnlichen Bedingungen (Verfahrensentwicklung)/DSPBiokatalysatoren lassen sich in sechs Hauptenzymklassen einteilen, von denen Vertreter der Enzymklasse 3, Hydrolasen, die am weitest verbreiteten Biokatalysatoren in der Industrie darstellen. Obwohl Hydrolasen auch in diesem Cluster be-arbeitet werden, ist es das primäre Ziel des Clusters „Nach-haltige Biokatalyse auf neuen Wegen“, Biokatalysatoren für außergewöhnliche/unnatürliche Reaktionen zu identifizieren, zu optimieren und in den industriellen Einsatz zu übertragen. Dieses wird gestützt durch eine Vielzahl von Firmen der Groß-industrie und von KMU, die an dieser Clusterskizze mitwirken. Im Folgenden werden konkrete Projekte aus dem Bereich der Biokatalysatoren benannt:1. Glycerin als Ausgangsstoff: Im Rahmen der Biodieselaktivitäten fällt Glycerin als kosten-günstiger Rohstoff an. Ziel der Aktivitäten in diesem Bereich ist es nicht, Glycerin als Fermenta-tionsrohstoff, sondern als stoffliche Grundlage für eine Reihe von chemischen Grundprodukten einzusetzen (BASF, DOW). D.h. es müssen Biokatalysatoren identifiziert und optimiert werden, welche vermögen, Glycerin in interessante Wertprodukte wie z. B. Propylenglycol, Aceton oder Glycerolether umzuwandeln.2. Biokatalysatoren für die Modifizierung von Makromolekülen: In der Lebensmittelindustrie sind Phänomene bekannt, wo Membranen und andere Oberflächen nach der Prozessierung von Lebensmitteln mit Substanzen verblockt sind, die aus natürlichen Grundstoffen abgeleitet werden können, aber von Enzymen nicht mehr als Substrat akzeptiert werden. Hier gilt es neue Bioka-talysatoren zu entwickeln, die es vermögen, makromolekulare Substrate zu modifizieren und abzubauen, um so z. B. Oberflächen zu reinigen bzw. zu modifizieren (Henkel).3. Neue Lipid-Derivate: Es sollen Lipid-Derivate mit – sowohl in physiologischer als auch in technologischer Hinsicht - verbesserten oder bisher unbekannten Eigenschaften für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie entwickelt werden. Ziel der Arbeiten in diesem Bereich ist die Modifi-zierung des industriell zugänglichen Fettsäurespektrums (SternEnzym).4. Neue Oxidoreduktasen: Ziel ist die Identifizierung und Optimierung von Biokatalysatoren für die regio- und stereoselektive Oxidation unnatürlicher Substrate. Darüber hinaus werden neue Biokatalysatoren benötigt, welche unnatürliche Substrate umsetzen und z. B. in situ Wasserstoff-peroxyd als Bleichmittel generieren (Henkel).5. Neue Hydrolasen: Einsatz von Hydrolasen für nicht-natürliche Reaktionen, wie z.B. der Per-hydrolyse (Henkel) und der asymmetrischen C-C-Knüpfung (Michael-Addition).6. Neue Lyasen: Ziel ist die Entwicklung von stabilen Biokatalysatoren für nicht-natürliche Re-aktionen, die Additionsreaktionen an Doppelbindungen ermöglichen. Hier gibt es eine Reihe attraktiver Reaktionen, die auch in der chemischen Synthese, nicht befriedigend gelöst sind. Beispielhaft können hier Decarboxylierungen und Carboxylierungen sowie generell andere C-C - knüpfende Enzyme für die regio- und stereoselektive Synthese genannt werden (BASF). Darüber hinaus sollen Aminosäure-Lyasen zur Herstellung von Aminosäure-Derivaten eingesetzt werden. Zahlreiche dieser Aminosäure-Derivate haben sich als wirksame Kosmetikwirkstoffe in antimi-krobiellen Applikationen herausgestellt, sind aber bislang nicht biotechnologisch darstellbar, da geeignete Enzymsysteme nicht verfügbar sind (Dr. Rieks).7. Kopplung von Chemo- und Biokatalyse: Zusammenführung der Stärken durch Anpassung der Katalysatoreigenschaften in Hinblick auf Aktivität, Stabilität und Selektivität; Entwicklung von Reaktionssequenzen zur Funktionalisierung von Vorstufen durch Domino-Reaktionen, durch die Kombination von enzymatischen und state of the art molekulardefinierten Katalyseprozessen (BASF, DSM).


Die hier beschriebenen Beispiele stehen stellvertretend für weitere Reaktionen, die von anderen beteiligten Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft gefordert werden und sollen nicht zuletzt auch dem generell sehr hohen Bedarf an neuen Enzymen für bisher noch als ungewöhnlich ein-gestufte Reaktionen gerecht werden (DSM).

In zunehmendem Maße werden selbst etablierte Verfahren durch biotechnologische Prozesse ersetzt. Hierbei spielt die Eduktlöslichkeit für den industriellen Einsatz eine zentrale Rolle. Ziel ist die Erhöhung derselben, um Selektivität und Ausbeute zu maximieren. Als Konsequenz rücken neue Designer-Solvents in den Mittelpunkt der Forschung (z.B. ionische Flüssgkeiten und scCO2) (Solvent Innovation). Zur Optimierung der Designer-Solvents nimmt das „Medium Engineering“ eine Schlüsselposition ein und ergänzt so die Proteinoptimierung sinnvoll. So sollen mit den mo-dernen Methoden der Gentechnik (rationales Proteindesign, gerichtete Evolution, DNA-Shuffling, Metagenomik) geeignete Biokatalysatoren für den Einsatz in Designer-Solvents generiert werden (BASF, Henkel, DSM).

2.3 Fermentationstechnologie, Produktion von neuartigen Enzymen und Up-ScalingEin weiteres Ziel liegt in der Entwicklung neuer Fermentations- und Aufarbeitungstechniken. Im Zuge dieser Aktivität sollen innovative, effektive und kostengünstige Konservierungsverfahren von aktiver Biomasse (Biokatalysatoren) erarbeitet werden. Derzeit ist oft die Gefriertrocknung die Methode mit der höchsten Effizienz (Überlebensrate, biokatalytische Aktivität), jedoch ist dieser Vorteil nur durch hohen Energieaufwand zu erreichen. Sprühtrocknungsverfahren sind wesentlich kostengünstiger, jedoch ist die Effizienz – besonders im Hinblick auf die biokatalytische Aktivität – sehr gering. Durch neue Konservierungsverfahren, z.B. die Kombination verschiedener Trock-nungsverfahren mit effizienten Immobilisierungsverfahren könnte die Effizienz dieser Prozesse erheblich gesteigert werden. Das führt einerseits zu einer höheren Ausbeute und andererseits zu deutlich geringerem Energieaufwand. Mit Hilfe der Einbindung innovativer Immobilisierungsver-fahren könnten die Biokatalysatoren effizient auf deren späteres Einsatzgebiet vorbereitet wer-den (Danisco, DSM, Symrise).Darüber hinaus soll die Problematik der Prozessentwicklung angegangen werden. Die Installation von Produktionsanlagen ist mit einem erheblichen investiven Kostenaufwand für Biotechnologi-eunternehmen verbunden. Bereits in der Planungsphase von Produktionsanlagen sind viele Pa-rameter durch das notwendige Anlagendesign festzulegen, ohne die Parameter in der Gesamtheit testen zu können. Daher wäre es für die industrielle Biotechnologie von entscheidendem Vorteil, die Prozessentwicklungsphase mit der industriellen Up-Scalingphase zu verknüpfen. Durch mini-aturisierte modulartige Produktionsanlagen (Miniplant) wäre es möglich, den biotechnologischen Prozess bereits im kleinen und damit kostengünstigen Maßstab unter Produktionsbedingungen zu etablieren. Später würde je nach Bedarf der notwendigen Produktionskapazitäten die Minipro-duktionsanlage durch die Parallelschaltung mehrerer Module schrittweise erweitert oder reduziert werden können (BASF, Danisco, DSM, Symrise). Hierzu zählt auch das Prozessmonitoring.Ziel aller Aktivitäten soll ein hohes Maß an Kommerzialisierung und Verwertung entlang der Wert-schöpfungskette sein. Dabei werden einerseits die o. g. Firmen aus der Großindustrie einen signifikanten Beitrag leisten, anderseits aber gerade die KMU mit ihren enabling–Technologien eine zentrale Rolle übernehmen. Darüber hinaus wird eine Verwertungsplattform unter Industrie-führung etabliert. Diesbezüglich werden die hier beteiligten Firmen eine Verwertungsgesellschaft gründen, um so mit hoher Erfolgsrate Patente und Produkte zu generieren.


3. Expertise

Der Verbund kann auf eine breite Expertise aus Wirtschaft, Hochschule und Management zurück-greifen. Insgesamt beteiligen sich acht Grossunternehmen mit ihren Forschungs- und Entwick-lungsabteilungen am Cluster, sowie sechs KMU.

Die beteiligten Firmen bringen ihre Erfahrung aus sehr verschiedenen Gebieten der Biotech-nologie, Prozessentwicklung und Aufarbeitung sowie Vermarktung und Wertschöpfung in das Projekt ein und deren Namen sprechen für Nachhaltigkeit und Innovation. Gleichzeitig wird aber auch aufgrund der Beteiligung von acht Grossunternehmen deutlich, dass das Cluster über ein großes Marktpotential verfügt. Darüber hinaus bringen 17 Arbeitsgruppen aus Universitäten und anderen wissenschaftlichen Instituten ihre Expertise in folgenden sechs Fachgebieten ein:

1. Screening: Antranikian, Schmitz-Streit, Streit

2. Enzymevolution und Proteindesign: Bornscheuer, Rarey, Schwaneberg, Schmid, Wilmanns, Zacharias

3. Biokatalyse/Chemokatalyse: Antranikian, Beller, Kragl, Liese

4. Prozessentwicklung: Hass, Liese, Scheper, Zeng

5. Produktaufarbeitung: Kragl, Niemeyer, Scheper

6. Evaluation und Bewertung: Kaltschmitt

Alle involvierten Hochschullehrer sind in ihren Gebieten international ausgewiesen und wurden vom Koordinator aufgrund der Exzellenz in ihrem Forschungsgebiet für das Cluster ausgewählt. Das Cluster strebt eine Vernetzung mit den weiteren europäischen Zentren der Biokatalyse (Graz, Jülich und Manchester) an. Darüber hinaus besteht eine enge Verzahnung mit der SusChem In-itiative im Rahmen des 7. Framework Programs der EU. Hinzu kommen die Erfahrung und die Kontakte der Biotechnologie-Koordinationseinrichtungen und Innovationsfördereinrichtungen (Biocon Valley, BIS/BIA, WTSH, ISH) sowie die langjährige Erfahrung der TuTech und des wissenschaftlichen Koordinators hinsichtlich des Managements bzw. der Durchführung von industrienahen Projekten und der Koordination international aner-kannter Netzwerke. Beispiele sind das ‚InnovationsCentrum Biokatalyse’ mit über 100 Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft (www.icbio.de) sowie zwei weitere EU Initiativen mit 33 bzw. 58 Partnern. Parallel dazu wird der Aufbau einer bisher in Europa einzigartigen Sammlung für Biokatalysatoren (BiocatCollection) und gleichzeitig die Etablierung einer zentralen MetaCat-Library sehr schnell vorangetrieben, die beide als Ressource für dieses Projekt zur Verfügung stehen. Internationale Fachtagungen an der TUHH und der Uni Greifswald wie z.B. der seit 2002 alle zwei Jahre durch-geführte Kongress „International Congress on Biocatalysis“, der Kongress „From µL to m3 - New Strategies in Bioprocess Development“ (2006) oder der Kongress „Protein Design and Evolution for Biocatalysis“ (2006) tragen zur internationalen Anerkennung dieses Clusters bei. Durch die ausgewogene Einbindung von wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Partnern (Großindustrie, KMU, Hochschulen und Forschungszentren) sowie Innovations- und Wirtschafts-förderagenturen wird ein hohes Maß an Nachhaltigkeit auch nach Ablauf der Förderperiode ge-währleistet.


4. Qualitätsmanagement

Um einen größtmöglichen Mehrwert der Zusammenarbeit im Konsortium zu gewährleisten soll ein Qualitätsmanagement eingeführt werden, das auf Basis der ISO9001:2000 erfolgen wird. Das bedeutet eine prozessorientierte Herangehensweise bei Koordinierung, Management und Durch-führung der Projekte, die Überwachung aller Prozesse mit dem Ziel einer ständigen Verbesse-rung und die Bewertung aller Prozesse durch geeignete Kennzahlen. Qualitätsmanagement wird in alle Managementprozesse und in das Controlling einbezogen. Dazu stehen über TuTech mo-derne Tools zur Verfügung. Mit Agresso Business World (ABW), einer ERP-Software, die speziell auf die Anforderungen projektorientierter Dienstleister zugeschnitten ist, werden Abrechnung und Controlling gestrafft und jederzeit transparent gemacht. Auf Basis des ABW-Geschäftsprozess-modells werden die zu koordinierenden Prozesse mit dem Prozessmanagementtool „Nautilus“ erarbeitet. Regelmäßige interne Workshops und offene Symposien dienen der Vernetzung innerhalb des Konsortiums bzw. der Einbindung weiterer Partner. Die Evaluation der fachlichen Qualität der Projektarbeit wird über die Fachkoordinatoren erfolgen, wobei die Kriterien mit dem Steering Commitee erarbeitet und abgestimmt werden. In Halbzeit-Statusseminaren sollen die Projekte unter Einbeziehung internationaler Gutachter evaluiert werden.

5. Evaluierung und Bewertung

Neue Prozesse und Verfahren werden sich auf Dauer am Markt im Allgemeinen nur dann durch-setzen können, wenn sie zu neuen oder deutlich verbesserten Produkten führen und diese kosten-günstiger und umweltverträglicher im Vergleich zu etablierten Prozessen und Verfahren herge-stellt werden können. Ob derartige biotechnologisch produzierte Produkte bzw. Produktgruppen - und damit auch die entsprechenden Produktionsprozesse und Verfahren - jedoch auf Dauer eine realistische Chance auf eine großtechnische Umsetzung am Markt haben, hängt bei bekannten Produkten im wesentlichen von der relativen ökonomischen und ökologischen Vorteilhaftigkeit im Vergleich zu den substituierbaren konventionellen Produkten und bei völlig neuen Produkten vom potenziellen Markt bzw. von der nationalen und internationalen Marktaufnahmekapazität ab. Be-reits im Vorfeld und projektbegleitend sollen die zu entwickelnden biotechnologischen Prozesse anhand ökonomischer und ökologischer Kriterien für unterschiedliche Marktbeiträge (z.B. von der Pilotanlage bis zur Großanlage) analysiert, evaluiert und bewertet werden.

Prozesse und Verfahren werden detailliert anhand ökonomischer Kenngrößen - auf der Basis der VDI 2067 - und ökologischer Kriterien - auf Basis der Ökobilanzmethodik - jeweils im Vergleich zu den vorhandenen konventionellen Prozessen für jeweils unterschiedliche Prozessgrößen analy-siert und bewertet. Die Prozesse werden mit Hilfe des Ökoeffizienzanalyse-Tools der BASF (Dr. Kicherer) evaluiert. Zusätzlich wird im Rahmen einer Marktanalyse untersucht, wie die Marktgröße bzw. das Markt-volumen für die Produkte bzw. Produktgruppen sich darstellen könnte.


6. Kosten- und Finanzierungsplan

6.1 WertschöpfungDie Mitglieder des Konsortiums „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ bilden die ge-samte Wertschöpfungskette von der Suche nach Wirkstoffen über die Produktentwicklung und Prozessoptimierung bis hin zur Produkti-on und der Lieferung an Endanwender ab. Durch die beteiligten Biotechnologie-Koordi-nationsbüros können Förderprogramme und Strukturmaßnahmen der norddeutschen Län-der synergetisch eingebunden werden. Basierend auf den im Konsortium entwickelten Projek-tideen sollen in der zweiten Antragsphase Investoren angesprochen werden, um über die be-kannten Förderprogramme für FuE-Projekte und Seed- bzw. PreSeed- Finanzierungsmodelle hinaus alternative Finanzierungsmöglichkeiten für Produktentwicklungen im Rahmen von pro-duktorientierten Projektzentren (PPZ) zu entwickeln (s. 6.2.2)

6.2 Finanzierung

6.2.1 ProjektfinanzierungDie traditionelle Förderung von FuE-Projekten sieht die anteilige Finanzierung der Projektauf-wendungen eines oder mehrerer Projektpartner vor. Management und Verwertung liegen in den Händen der Projektpartner. Zusätzlich zu der im Rahmen der Ausschreibung BioIndustrie 2021 angepeilten Förderung stehen dem Konsortium „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ die Förderprogramme der norddeutschen Länder offen, die sich an KMU und kooperierende For-schungsinstitute richten und zu deren thematischen Schwerpunkten jeweils auch die Biotechno-logie zählt.

6.2.2 PPZ – Fonds (produktorientierte Projektzentren)Bei unternehmensübergreifenden Projekten scheitert die Produktrealisierung und Kommerziali-sierung oft an nicht ausreichender Finanzierung. Für die einzelnen beteiligten Unternehmen ist das Finanzrisiko zu hoch, für eine Finanzierung über Venture Capital Fonds sind die Ergebnisse und die Unternehmensbasis noch nicht ausreichend. Für diese Fälle soll im Rahmen des Kon-sortiums „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ ein Fonds aufgebaut werden, der Mittel von vornehmlich privaten aber auch institutionellen Investoren bündelt und über eine Fondsge-sellschaft bzw. Bank gemanagt wird. Die unternehmensübergreifenden Projekte werden in Pro-jekt GmbHs überführt, deren Gesellschafter die beteiligten Unternehmen sowie der Fonds sind und die das Projektmanagement wahrnehmen. Die Refinanzierung erfolgt über den Verkauf der Projektergebnisse an Käufer, vornehmlich die Projektpartner selbst oder durch den Verkauf der GmbH-Anteile. Die HSH Nordbank hat ihre Bereitschaft erklärt, bei der Konkretisierung des Kon-zepts in der nächsten Phase und bei der Realisierung mitzuwirken.

in Mio. €BMBF-

Förderanteil Eigenanteil PPZ-Fonds GesamtUnternehmen 10,05 21,35 31,40Investoren 5,00 5,00Wiss. Institute 7,50 7,50Zentrale Pools (z.B Data Pool) 0,20 0,40 0,60Zentr. Investments 1,00 2,00 3,00Management 1,25 1,25 2,50neue Partner 2,00 3,50 5,50Gesamt 22,00 28,50 5,00 55,50


Nachhaltige Biokatalyse auf neuen WegenProjektkonsortium

Steering CommiteeSenator Dräger , PhD (Hamburg )

Prof . Hauer (BASF)Dr. Maurer (Henkel)Dr. Wubbolts (DSM)

Dr. Popper (SternEnzym)Prof . Antranikian (TUHH)

Dr. Thamer (TuTech)

Management - KoordinationDr. Thamer (TuTech)

Wissenschaftliche KoordinationProf. Antranikian (TUHH)

Evaluierung/BewertungDr.-Ing. Kicherer (BASF)Prof . Kaltschmitt (TUHH)

Screening / Protein DesignProf . Streit (Uni HH)

Prof . Bornscheuer (Uni Greifswald)

ProzesseDr. Gölling (Danisco)

Prof . Scheper (Uni Hannover )

BiokatalyseDr. May (DSM)

Prof. Liese (TUHH)

FinanzierungWT-SHTuTech

Koordination - QMTuTech

Europäische ProgrammeBiocon Valley

BIG/BIA

PR/ÖffentlichkeitsarbeitBiocon Valley

TuTech

IPRPVA SHDownstream Processing

Dr. Ewers (Henkel)Prof. Kragl (Uni Rostock)

Data PoolHr. Kolbe (DECODON)Prof. Rarey (Uni HH)

Task Force GroupsProf . Zeng (TUHH)

Dr. Rieks (Rieks GmbH)

Schulung/QualifizierungProf . Schwaneberg (IUB Bremen)

Ressource Ozean: Excellenzcluster „Ozean der

Zukunft“Prof. Schmitz-Streit

ExistenzgründungISH

TuTechFachkoordinatorenDie genannten Personen sind für dieKoordination der einzelnen Aufgaben-felder verantwortlich.

6.3 UnternehmensgründungFür die Unterstützung und Förderung bzw. Finanzierung technologieorientierter Unternehmens-gründungen ist in Hamburg eine Prozesskette etabliert die von der Erstberatung, Information und Qualifizierung sowie Fördermaßnahmen wie hep-Gründerjobs und Ideenfonds bis hin zu Seedfinanzierungen über den Hamburger Gründerfonds reicht. TuTech ist in diesen Prozess als Projektträger aktiv eingebunden. Die bestehenden Hamburger Fördermaßnahmen haben einen regionalen Fokus. Qualifizierung, Beratung und Seedfinanzierung sind überregional ausgerichtet und kommen somit allen Partnern des Konsortiums zu Gute. In den norddeutschen Partnerlän-dern existieren vergleichbare Möglichkeiten, z.B. im Rahmen der Programme der Innovationsstif-tung Schleswig-Holstein, die über die beteiligten Biotechnologie-Koordinationsbüros der Länder eingebunden und genutzt werden können.

6.4 ManagementstrukturDas Konsortium „Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ wird wissenschaftlich von Prof. An-tranikian koordiniert. Für jeden der fünf Themenschwerpunkte werden zwei Fachkoordinatoren benannt, deren Aufgabe es ist, Projekte zu initiieren und zu begleiten mit dem Ziel, die Potenziale des Konsortiums möglichst effizient zu nutzen. Projektanträge werden über die Fachkoordina-toren eingebracht und können zusätzlich extern begutachtet werden. Projektübergreifende Fra-gestellungen zu Themen wie Informationsmanagement, Qualifizierung der Nachwuchswissen-schaftler oder die Verknüpfung mit dem Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ werden in weiteren Arbeitskreisen zusammengefasst. Für grundsätzliche Fragen des Konsortiums, wie Ausrichtung und Schwerpunktsetzung, wird ein Steering Commitee eingerichtet. Das Mandat für das Manage-ment hat die TuTech Innovation GmbH erhalten. Die Biotechnologie-Koordinationsbüros der Län-der sind in das Management entsprechend ihrer Ausrichtung und Kompetenzen eingebunden.


Anhang 1: Schreiben des Senators der Behörde für Wissenschaft und Forschung der Freien und Hansestadt Hamburg


Anhang 2: Übersicht Konsortium und Interessenten

GROSSUNTERNEHMEN Ansprechpartner OrtBASF AG Prof. Bernhard Hauer LudwigshafenDANISCO Deutschland GmbH Dr. Detlef Goelling NiebüllDOW Deutschland Anlagengesellschaft mbH Jörg Renken StadeDSM Pharma Chemicals Regensburg GmbH Dr. Marcel Wubbolts RegensburgHenkel KGaA Dr. Karl-Heinz Maurer DüsseldorfLinde-KCA-Dresden GmbH Dr. Karin Bronnemeier DresdenSigma-Aldrich Dr. Roland Wohlgemuth HamburgSymrise GmbH & Co. KG Dr. Gerhard Krammer Holzminden

KMU Ansprechpartner OrtDECODON GmbH Markus Kolbe GreifswaldDr. Rieks GmbH Dr. André Rieks Uetersenmedorex e.K. Claus Zenneck Nörten-HardenbergMolzym GmbH & Co. KG Dr. Jan Detmers BremenSolvent Innovation GmbH Dr. Mark Uerdingen KölnSternEnzym GmbH & Co. KG Dr. Lutz Popper Ahrensburg

HOCHSCHULEN Ansprechpartner OrtChristian-Albrechts-Universität Kiel- Institut für Allgemeine Mikrobiologie Prof. Dr. Ruth Schmitz-Streit

Kiel

Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald- Institut für Biochemie Prof. Dr. Uwe Bornscheuer

Greifswald

Gottfried-Wilhelm-Leibniz Universität Hannover- Institut für Technische Chemie Prof. Dr. Thomas Scheper

Hannover

Helmut-Schmidt-Universität- Institut für Thermodynamik Prof. Dr. Bernd Niemeyer

Hamburg

Hochschule Bremen- Institut für Umwelt- und Biotechnik Prof. Dr.-Ing.Volker Hass

Bremen

International University Bremen - Arbeitsgruppe Prof. Dr. Schwaneberg- Arbeitsgruppe Prof. Dr. Zacharias

Prof. Dr. Ulrich SchwanebergProf. Dr. Martin Zacharias

Bremen

Technische Universität Hamburg-Harburg- Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik- Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik- Institut für Technische Biokatalyse- Institut für Technische Biokatalyse- Institut für Technische Mikrobiologie- Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft

Dr. Ralf PörtnerProf. Dr. An-Ping ZengProf. Dr. Andreas LieseProf. Dr. Rudolf MüllerProf. Dr. Garabed AntranikianProf. Dr. Martin Kaltschmitt

Hamburg

Universität Hamburg - Biozentrum Klein Flottbek- Zentrum für Bioinformatik

Prof. Dr. Wolfgang StreitProf. Dr. Matthias Rarey

Hamburg

Universität Rostock- Institut für Chemie Prof. Dr. Udo Kragl

Rostock

Universität Stuttgart- Institut für Technische Biochemie Prof. Rolf Schmid

Stuttgart


Anhang 2: Übersicht Konsortium und Interessenten

INSTITUTIONEN Ansprechpartner OrtBioCon Valley GmbH Dr. Heinrich Cuypers GreifswaldBIS - Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbH Anette Schimmel

Bremerhaven

Bremer Investitions-Gesellschaft mbH Dr. Barbara Schieferstein BremenInnovationsstiftung Schleswig-Holstein Dr. Steffen Lüsse KielPatent- und VerwertungsagenturSchleswig-Holstein GmbH Prof. Erhard Pfeil

Kiel

TuTech Innovation GmbH Dr. Helmut Thamer HamburgWTSH - Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH Sabine Thee

Kiel

INTERESSENTEN Ansprechpartner OrtAlfred-Wegener Institut Dr. Eberhard Sauter BremerhavenChromaTec GmbH Dr. Holger Hippe GreifswaldIngenieurbüro Dr.-Ing. Schoop GmbH Dr.-Ing. K.M. Michael Schoop HamburgTechnologie-Transfer-Zentrum Bremerhaven Caroline Mähr Bremerhaven

Gourmet Tiefkühlspezialitäten GmbH Frank Hoffman Bremerhaven

FORSCHUNGSEINRICHTUNGEN Ansprechpartner OrtEuropean Molecular Biology Laboratory (EMBL) Dr. Matthias Wilmanns HamburgLeibniz-Institut für Katalyse e.V. Prof. Dr. Matthias Beller Rostock


Anhang 3: Konsortium: Partner und ihre technologischen Expertisen

Screening Enzym-evolutionProteind-sign

Biokatalyse Prozessent-wicklung

Aufarbei-tung

GROSSUNTERNEHMENBASF Aktiengesellschaft

DANISCO Deutschland GmbH

DOW Deutschland Anlagengesellschaft mbH

DSM Pharma Chemicals Regensburg GmbH

Henkel KGaA

Linde-KCA-Dresden GmbH

Sigma-Aldrich

Symrise GmbH & Co. KG

KMUDECODON GmbH

Dr. Rieks GmbH

medorex e.K.

Molzym GmbH & Co. KG

Solvent Innovation GmbH

SternEnzym GmbH & Co. KG


Screening Enzym-evolutionProteind-sign

Biokatalyse Prozessent-wicklung

Aufarbei-tung

HOCHSCHULENChristian-Albrechts-Universität Kiel, Institut für Allgemeine MikrobiologieErnst-Moritz-Arndt Universität Greifswald, Institut für BiochemieGottfried-Wilhelm-Leibniz Universität Hannover, Institut für Technische ChemieHelmut-Schmidt-Universität, Institut für Thermody-namikHochschule Bremen, Institut für Umwelt – und BiotechnikInternational University Bremen, Arbeitsgruppe Prof. Dr. SchwanebergInternational University Bremen, Arbeitsgruppe Prof. Dr. ZachariasTechnische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Bioprozess- und BiosystemtechnikTechnische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Technische BiokatalyseTechnische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Technische MikrobiologieUniversität Hamburg, Biozentrum Klein Flottbek

Universität Hamburg, Zentrum für Bioinformatik

Universität Rostock, Institut für Chemie

Universität Stuttgart, Institut für Technische Bioche-mieFORSCHUNGSEINRICHTUNGEN

European Molecular Biology Laboratory (EMBL)

Leibniz-Institut für Katalyse e.V.

Anhang 3: Konsortium: Partner und ihre technologischen Expertisen


Anhang 4: Konsortium: Letters of Intent, Profile und Curricula Vitae

GROSSUNTERNEHMEN Ansprechpartner OrtBASF AG Prof. Bernhard Hauer LudwigshafenDANISCO Deutschland GmbH Dr. Detlef Goelling NiebüllDOW Deutschland Anlagengesellschaft mbH Jörg Renken StadeDSM Pharma Chemicals Regensburg GmbH Dr. Marcel Wubbolts RegensburgHenkel KGaA Dr. Karl-Heinz Maurer DüsseldorfLinde-KCA-Dresden GmbH Dr. Karin Bronnemeier DresdenSigma-Aldrich Dr. Roland Wohlgemuth HamburgSymrise GmbH & Co. KG Dr. Gerhard Krammer Holzminden



KMU Ansprechpartner OrtDECODON GmbH Markus Kolbe GreifswaldDr. Rieks GmbH Dr. André Rieks Uetersenmedorex e.K. Claus Zenneck Nörten-HardenbergMolzym GmbH & Co. KG Dr. Jan Detmers BremenSolvent Innovation GmbH Dr. Mark Uerdingen KölnSternEnzym GmbH & Co. KG Dr. Lutz Popper Ahrensburg


Anhang 4: Konsortium: Letters of Intent und Curricula Vitae Zusätzlich: Schreiben des Präsidenten der Technischen Universität Hamburg-Harburg

HOCHSCHULEN Ansprechpartner OrtChristian-Albrechts-Universität Kiel- Institut für Allgemeine Mikrobiologie Prof. Dr. Ruth Schmitz-Streit

Kiel

Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald- Institut für Biochemie Prof. Dr. Uwe Bornscheuer

Greifswald

Gottfried-Wilhelm-Leibniz Universität Hannover- Institut für Technische Chemie Prof. Dr. Thomas Scheper

Hannover

Helmut-Schmidt-Universität- Institut für Thermodynamik Prof. Dr. Bernd Niemeyer

Hamburg

Hochschule Bremen- Institut für Umwelt- und Biotechnik Prof. Dr.-Ing.Volker Hass

Bremen

International University Bremen - Arbeitsgruppe Prof. Dr. Schwaneberg- Arbeitsgruppe Prof. Dr. Zacharias

Prof. Dr. Ulrich SchwanebergProf. Dr. Martin Zacharias

Bremen

Technische Universität Hamburg-Harburg- Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik- Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik- Institut für Technische Biokatalyse- Institut für Technische Biokatalyse- Institut für Technische Mikrobiologie- Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft

Dr. Ralf PörtnerProf. Dr. An-Ping ZengProf. Dr. Andreas LieseProf. Dr. Rudolf MüllerProf. Dr. Garabed AntranikianProf. Dr. Martin Kaltschmitt

Hamburg

Universität Hamburg - Biozentrum Klein Flottbek- Zentrum für Bioinformatik

Prof. Dr. Wolfgang StreitProf. Dr. Matthias Rarey

Hamburg

Universität Rostock- Institut für Chemie Prof. Dr. Udo Kragl

Rostock

Universität Stuttgart- Institut für Technische Biochemie Prof. Rolf Schmid

Stuttgart


Anhang 4: Konsortium: Letters of Intent und Curricula Vitae

FORSCHUNGSEINRICHTUNGEN Ansprechpartner OrtEuropean Molecular Biology Laboratory (EMBL) Dr. Matthias Wilmanns HamburgLeibniz-Institut für Katalyse e.V. Prof. Dr. Matthias Beller Rostock



INSTITUTIONEN Ansprechpartner OrtBioCon Valley GmbH Dr. Heinrich Cuypers GreifswaldBIS - Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbH Anette Schimmel

Bremerhaven

Bremer Investitions-Gesellschaft mbH Dr. Barbara Schieferstein BremenInnovationsstiftung Schleswig-Holstein Dr. Steffen Lüsse KielPatent- und VerwertungsagenturSchleswig-Holstein GmbH Prof. Erhard Pfeil

Kiel

TuTech Innovation GmbH Dr. Helmut Thamer HamburgWTSH - Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH Sabine Thee

Kiel


Anhang 5: Information „Initiative Industrielle Biotechnologie Nord (IBN)“

Documents

Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ ege n“ · Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ Anhang: 1 Schreiben des Senators der Behörde für Wissenschaft und Forschung der