Das Ziel der Forschungstätigkeit ist die Entwicklung eines Simulationstools als Integrationsplattform, welches die Industrie bei der Prozessauslegung und -führung im Bereich von enzymkatalysierten Reaktionen entscheidend unterstützen soll. Durch die Zentralisierung der Ergebnisse in einem solchen Werkzeug ist eine effiziente Nutzung in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) möglich. Eine einfache Nachrüstung vorhandener Reaktoren ist realisierbar. In dem beantragten Forschungsvorhaben sollen diskontinuierliche Veresterungen betrachtet werden, die in einem biokatalytischen Festbettreaktor ablaufen und bei denen das Nebenprodukt zur Prozessintensivierung ausgeschleust wird. Im ersten Ansatz soll das Forschungsprojekt auf die Veresterung von Ölsäure und Decanol zu Decyloleat und damit auf eine Anwendung aus dem Bereich der Oleochemie beschränkt werden. Auf diesem Gebiet liegt bereits eine anwendungsorientierte Teil-Datenbasis vor, wodurch die Erfolgsaussichten des Forschungsvorhabens  erheblich gesteigert werden.

Durch das geförderte Projekt soll die Entwicklungsphase von der Herausarbeitung möglicher Syntheserouten im Labor bis zur Inbetriebnahme einer Produktionsanlage erheblich verkürzt werden. Die Kopplung programminterner, wissenschaftlich fundierter Routinen mit minimalen experimentellen Untersuchungen seitens des industriellen Anbieters soll in Zukunft erlauben, ein schnelles, effizientes und abgesichertes Scale-up auf den Produktionsmaßstab durchzuführen und die Betriebssicherheit zu garantieren. Fehlinvestitionen können verhindert und die Anzahl aufwendiger und kostenintensiver Versuchsreihen im Pilotmaßstab kann durch die Umsetzung des Forschungsziels minimiert werden. Sämtliche Teilaspekte führen daher zu einer erheblichen Senkung der Entwicklungskosten und ermöglichen KMU¿s auch mit neuen Verfahren den Einstieg in die weiße Biotechnologie.

Das Forschungsprojekt ist modular aufgebaut und umfasst im Wesentlichen vier Teilschritte. Für die gewählte Veresterungsreaktion soll im 1. Schritt  eine sorgfältige Analyse  des Reaktionssystems (Reaktionsteilnehmer, Immobilisierung des Enzyms auf einem geeigneten Träger und dessen Charakterisierung durch Korngrößenverteilung und Porengröße) durchgeführt werden. Die Analyse und Beschreibung der Hydrodynamik als 2. Teilschritt umfasst sowohl experimentelle Untersuchungen als auch die Erstellung eines mathematischen Modells. Ziel des 3. Teilschritts ist die konkrete Beschreibung der Reaktionskinetik. Wie zuvor wird die Prozesssimulation auf in der Literatur vorhandenen Korrelationen und eigenen praktischen Untersuchungen basieren.  Abschließend sollen im 4. Teilschritt auf der Basis erzielter Ergebnisse das Scale-up und die Übertragung vom Labormaßstab auf den Pilotmaßstab erfolgen. Dazu können erfreulicherweise Versuchsreihen an einer Technikumsanlage der Cognis GmbH & Co.KG durchgeführt werden. Die erarbeiteten Ergebnisse aller vier Teilschritte werden abschließend in einem Simulationstool integriert und übergreifend miteinander verbunden. Bei der Durchführung des Forschungsvorhabens wirkt sich zudem außer der erwähnten Hilfe der Cognis GmbH & Co.KG besonders positiv aus, dass sich die Degussa AG und die Goldschmidt AG bereit erklärt haben, über das vorhandene Wissen und die Erfahrungen auf  diesem Gebiet durch eine enge Kooperation zum Erfolg des Projekts beizutragen.