In der Natur werden Materialien mit einzigartigem erneuerbarem, wiederverwertbarem und biologisch abbaubarem Potenzial aus natürlichen Ressourcen hergestellt und weiterentwickelt, um die effektivsten Designs und Systeme bereitzustellen. Solche in der Natur entstandenen Konzepte und Systeme bilden die Grundlage für das LivMat-Projekt zur Entwicklung katalytischer lebender Materialien (cat-LMs) und zur Überwindung grundlegender Effizienz-, Robustheits- und Skalierbarkeitsprobleme im Zusammenhang mit dem derzeitigen Stand der Technik.
Spezifische Innovationsziele und Ergebnisse: Das LivMat-Projekt zielt darauf ab, biobasierte poröse 3D-Materialien mit synthetischen mikrobiellen Konsortien zu generieren (catalytic living materials, cat LM), um nachwachsende und Abfallbasierte Ressourcen umzusetzen und kontinuierlich Chemikalien zu synthetisieren. Diese Entwicklungsarbeit wird unterstützt durch den Einsatz einer Plattform basierend auf künstlicher Intelligenz (KI). Als Ergebnis wird das LivMat-Team Bioreaktoren auf der Basis von cat-LMs bis TRL 5 für die kontinuierliche Produktion von biobasierten Monomeren (mindestens 100 g), wie Adipinsäure oder ɛ-Caprolacton, als Modellverbindungen demonstrieren und skalieren. Somit unterstützt das LivMat-Projekt den Übergang zur Kreislaufwirtschaft und den europäischen Green Deal, indem es material- und energieeffiziente Bioreaktorplattformen auf der Basis von cat-LMs entwickelt, die über den derzeitigen Stand der Technik für die chemische Produktion hinausgehen. In Zukunft könnten diese cat-LM-Bioreaktoren für Anwendungen in der Umwelt-, Weltraum- oder Biotechnologie angepasst werden.
Erforderliche Maßnahmen: Das LivMat-Projekt profitiert von einem interdisziplinären Netzwerk, welches über Expertisen sowohl im Bereich katalytischer Mikroorganismen, als auch auf dem Gebiet des Materialdesigns verfügt und dadurch die Entwicklung von funktionalen mikrobielle Konsortien für die chemische Produktion ermöglicht. Die interdisziplinäre Kombination von exzellenter Grundlagenforschung und angewandter Wissenschaft sind nötig um innovative cat-LM-Anwendungen und robuste und effiziente nachhaltige Technologien für die chemische Synthese zu entwickeln.
Auswirkungen und potenzieller Nutzen: Die gesamte Entwicklung von cat-LMs und ihre Anwendungen zur Herstellung von Biomonomeren wie ɛ-Caprolacton und Adipinsäure, einschließlich der CO2-Sequestrierung, werden im Rahmen der verantwortungsvollen Forschung und Innovation (RRI) einer Ökobilanz unterzogen. Dies wird es uns ermöglichen, die Umweltauswirkungen abzuschätzen und den sozio-ökologischen Nutzen und den Einfluss auf die globale Nachhaltigkeitsziele (SDGs 2, 9, 12 und 13) abzuschätzen.
Das Projekt hat eine Laufzeit von 3 Jahren und startete am 1. Juli 2024 und endet am 30. Juni 2027.