MPI-Forschung erklärt

Polyamide sind zähe Materialien mit hoher Festigkeit, werden zu Kunstfasern verarbeitet und in jüngerer Zeit zunehmend für Leichtbauteile im Automobilbau und in der Elektronik eingesetzt. Die Gesamtproduktion steigt weltweit stark an. Ein energiesparender chemischer Recyclingprozess für Polyamide würde eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ermöglichen und den Bedarf an fossilen Rohstoffen reduzieren. Dafür muss es gelingen, aus industriellen Kunstfasern wieder reine Monomere zu gewinnen. Ein Wissenschaftlerteam am Max-Planck-Institut Magdeburg baut dieses Verfahren derzeit im Labormaßstab auf.

Eversyn, ein Start-up-Unternehmen des MPI Magdeburg, besitzt eine neuartige Technologie zur kostengünstigen und hoch skalierbaren Synthese von Nukleotidzuckern und Oligosacchariden.

Autofahren mit Stroh, Bauen mit Nussschalen – dies ist möglich mit Kraftstoffen, Chemikalien oder Baumaterialien, die nachhaltig aus Biomasse hergestellt werden. Gewonnen werden sie aus Reststoffen und Abfallprodukten aus der Forst- und Landwirtschaft, wie zum Beispiel Restholz, Stroh oder Nussschalen. Neben Zucker ist vor allem Lignin wesentlicher Bestandteil dieser Reststoffe und von großem wirtschaftlichen Interesse. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut Magdeburg möchten daher das Lignin soweit prozessieren, dass sie als Bausteine für hochwertige biobasierte Materialien wie Bio-Polymere, Isolierschäume (Polyurethan) und Bitumen eingesetzt werden können. Dafür entwickeln sie effiziente Aufarbeitungsprozesse zur Verfeinerung und Klassifizierung von Ligninfraktionen zunächst im Labor- und später im Technikumsmaßstab.

Nachwachsende Rohstoffe, land- und forstwirtschaftlich erzeugt, bilden die Grundlage für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Die Menge der zur Verfügung stehenden Rohstoffe ist jedoch durch Faktoren wie beispielsweise die jeweilige Anbaufläche begrenzt. Daher muss das vorhandene Material optimal und so effizient wie möglich genutzt werden. Dafür wird die Biomasse in ihre Grundbestandteile aufgelöst, auch Biomassefraktionierung genannt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut Magdeburg sind auf der Suche nach grünen Lösemitteln und dank computergestützter quantenmechanischer Berechnungen in der Lage, eigene Wege für die Biomassefraktionierung zu entwerfen.

Die Forscherinnen und Forscher vom Max-Planck-Institut Magdeburg zeigen, welchen wichtigen Anteil Kristallisationsprozesse bei vielen Produktionsverfahren haben, zum Beispiel bei der Herstellung von Medikamenten aber auch bei der Erzeugung von Haushaltszucker, Speisesalz oder köstlicher Schokolade.

Wie können wir Impfstoffe schneller herstellen und auf neue aufkommende Krankheiten reagieren? Das Magdeburger Start-up ContiVir hat mit neuesten Technologien einen COVID-19-Impfstoffkandidaten entwickelt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Team ContiVir am Max-Planck-Institut Magdeburg erklären, welche Arbeitsschritte, neuartigen Bioreaktoren und Aufreinigungsverfahren für die Herstellung von Impfstoffen möglich sind.

Mit Pflanzenabfall, Luft und Licht zu einem Wirkstoff gegen Malaria? Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut Magdeburg entwickeln kontinuierlich ablaufende, chemische Prozesse zur Produktion von Wirkstoffen für die Malariabekämpfung. Das neue chemische, preisgekrönte Produktionsverfahren ist das erste Beispiel dafür, dass nicht nur die Ausgangsstoffe für die Herstellung eines Arzneimittels oder Naturstoffs aus Pflanzen gewonnen werden.

Alleskönner Alge: unter welchen Bedingungen wachsen sie am besten? Wie können wir die Alge als Bioraffinerie nutzen und Proteine, Öle, Kohlenhydrate und Farbstoffe gewinnen? Wie lassen sich die Bestandteile am besten trennen - die Forscher*innen vom Max-Planck-Institut Magdeburg schauen sich dafür 8.000 Lösungsmittel im Screening an.

Wie kann man Bakterien mit Hilfe der Systembiologie dazu bringen, werthaltige Chemikalien zu produzieren? Am Beispiel der Synthese eines Duftstoffes aus Zucker erklären die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut Magdeburg, wie man den Stoffwechsel des Bakteriums E. coli erst am Computer und dann im Labor gezielt umfunktionieren kann.

Die Brennstoffzelle kann klimaschonenden Strom erzeugen, vor allem wenn sie mit Wasserstoff aus regenerativen Quellen wie etwa aus Biomasse betrieben wird. Damit sie aber auch mit Brennstoff aus Holzabfällen oder Stroh optimal arbeitet, benötigt sie eine ausgeklügelte Steuerung. Ein Film der Max-Planck-Gesellschaft erklärt die Forschungsarbeiten dazu.