Prof. Dr. Andreas Liese

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Prof. Dr. Andreas Liese

Technische Universität Hamburg
Institute of Technical Biocatalysis

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Institute of Technical Biocatalysis

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Das natürliche Repertoire der Biosynthese ist so groß, dass bisher nur ein Bruchteil identifiziert werden konnte, weshalb nach wie vor ein großes Entwicklungspotenzial besteht. Dem Verständnis der Biotechnologie kommt daher die große Bedeutung zu, grundlegende technische Aspekte und damit weitere Potenziale der Biokatalyse und Umweltbiotechnologie zu identifizieren und für die Bioökonomie nutzbar zu machen. Professor Andreas Liese arbeitet als Leiter des Instituts für Technische Biokatalyse an der Technischen Universität Hamburg seit vielen Jahren erfolgreich daran, die natürlichen biologischen und chemischen Prinzipien und Prozesse grundlegend zu verstehen, gleichzeitig benötigte Reaktionstechniken zu entwickeln um diese in industrielle Standards zu überführen. Seine Entwicklungen schaffen neue effiziente und nachhaltige Produktionsschritte. Die Schwerpunkte von Professor Liese liegen dabei auf der Erforschung von Reaktionssequenzen, Mehrphasensystemen sowie auf Prozessanalytik. Hierbei weiß er besonders die interdisziplinäre und internationale  Zusammenarbeit mit seinem Team und Kooperationspartnern zu schätzen, durch die immer wieder neue, wertvolle Blickwinkel entstehen.

Zielgerichtete Entwicklung von Bioprozessen

Als Trend für die Zukunft sieht Professor Liese ein erhöhtes Interesse an der Etablierung von Bioprozessen im Rahmen der Bioökonomie. Hierzu gehören u.a. die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft zur Rezyklierung unserer wertvollen Rohstoffe, die Effizienzsteigerung bestehender Prozesse durch Bioreaktionstechnik zur Einsparung von Energie und Minimierung von Nebenprodukten sowie die Entwicklung neuer Verfahren zum Ersatz von Erdöl-basierten Alltagsprodukten mit solchen auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Dieser Herausforderung stellt er sich gerne mit seinem interdisziplinären und interkulturellen Team. Ein Hauptaugenmerk seiner Tätigkeiten liegt dabei auf der Entwicklung neuer Verfahren für Pharmezeutika, sowie Inhaltstoffen von Lebensmittel und Kosmetik. Seine erforschten biokatalytischen Kaskaden und mehrstufigen Eintopf-Enzymreaktionen zeichnen sich dabei in der Praxis nicht nur durch höhere Produktivitäten im Vergleich zu herkömmlichen aus, sondern bilden gleichzeitig auch alternative Cofaktor-Regenerationssysteme für Redoxenzyme, die effiziente Redoxreaktionen zuverlässig und wirtschaftlich gewährleisten. Um seine Neuentwicklungen auch in die Anwendung zu bringen, arbeitet Professor Liese gemeinsam mit interessierten Unternehmen aus der Chemie und Lebensmittelbranche an der reaktionstechnischen Optimierung von Verfahren aus dem Labor für das Upscaling in den industriellen Maßstab.

Nachhaltige Prozessoptimierung dank Mehrphasensysteme

Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt von Professor Liese liegt auf der Erforschung mehrphasiger Systeme. Mithilfe von verschiedenen Gasen und ganzen Zellen sowie einzelnen Enzymen entwickelt er stetig neue Bausteine, die zum Beispiel durch Immobilisierungen die Grundlage für optimierte Reaktionsaufbauten und verbesserte Produktionsprozesse bilden. Im Fokus steht hier auch die neue Ausrichtung der Verfahrenstechnik an der TUHH auf intelligente Reaktorsysteme, also solche, die selbstregulierend einen Prozess einregeln. Bei seiner Arbeit kann er auf modernste Laborausstattung wie etwa verschiedene Blasensäulenreaktoren zurückgreifen und damit Verbesserungen von Mehrphasenreaktoren in Kooperation mit Prof. Schlüter, Institut für Mehrphasenströmungen der TUHH, und auch Prof. Irina Smirnova, Institut für Thermische Verfahrenstechnik der TUHH, mit skalenunabhängigen Rechenmodellen, Messtechniken und –apparaten erfolgreich durchführen. Ergänzend versteht sich das Team um Professor Liese darauf, eine individuelle prozessangepasste und optimierte Entwicklung von Bioreaktortechnik auf Basis von in situ-Analytik bei Biotransformationen umzusetzen. Mit seinem Know-how lassen sich so bestehende Prozesse u.a. hinsichtlich Energieverbrauch, Selektivität der chemischen Umsetzung oder Prozesskosten verbessern.

Ein erfahrener Partner für die Entwicklung neuer biokatalytischer Verfahren

Professor Liese gehört zu den wegweisenden Persönlichkeiten der deutschen biotechnologischen Forschung, wenn es darum geht, Biokatalyse in verschiedenen technischen Anwendungen zu etablieren bzw. zu optimieren. Bedingt durch die stets sehr komplexen Thematiken arbeitet er in Projekten grundsätzlich sehr eng mit Kooperationspartnern zusammen. Gleichzeitig ermöglicht ihm die Arbeit in seinem interdisziplinären Institutsumfeld bestehend aus Verfahrenstechnikern, Biotechnologen und Chemikern die Entwicklung innovativer Verfahren und Hybridtechnologien – jeweils angepasst an die jeweiligen Bedingungen.  Neben diesen praktischen wissenschaftlichen Errungenschaften engagiert sich Professor Liese für die zukünftige Forschergeneration als Autor wichtiger internationaler Lehrbücher zur industriellen Biokatalyse und als Organisator von Schülerprojekten zur MINT Begeisterung (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) in Hamburg.

Aktuelle
Forschungsprojekte

´Kinderforscher‘ – Wie kleine Entdecker zu großen Forschern werden

Neben seiner Lehr- und Forschungstätigkeit setzt sich Professor Liese als Autor mehrerer Lehrbücher dafür ein, junge interessierte Leute für die Wissenschaft und ein Studium – vielleicht sogar in seinem Fachgebiet industrieller Biokatalyse – zu begeistern. Ergänzend ermöglicht die von Gesine Liese und Professor Andreas Liese 2006 gegründete Initiative ‚Kinderforscher and der TUHH‘ (www.kinderforscher.de) Schülern ab der Grundschule, die Welt der Naturwissenschaft und Technik zu erleben und sich früh mit den MINT-Fächern zu identifizieren. Im Rahmen dieses Projektes erlernen Schüler:innen von klein auf durch eigenständiges Experimentieren in modernen Laboren (zum Beispiel an der Technischen Universität Hamburg) verständlich und präzise komplexe naturwissenschaftliche Zusammenhänge. Für die weiterführende Schulen werden im Rahmen des „Nachwuchscampus“ (www.nachwuchscampus.de) in Kooperation mit großen und kleinen mittelständigen Unternehmen Kurse zur Berufsorientierung im MINT Bereich angeboten. Gerade jetzt, in einer sich stark verändernden Welt, werden auch die digitalen Angebote der Kinderforscher für Schüler, Lehrer und Eltern immer wichtiger. Dieses wird mit dem Kniffelix-Programm (www.kniffelix.de) im Rahmen der Hamburg Open Online Universität für jeden auf der Welt angeboten. Das Team um Professor Liese hofft damit, das eigene Wissen sowie die Begeisterung für ihren Beruf an die nächste Wissenschaftlergeneration weiterzugeben zu können.

‚Bioweichmacher‘ – Entwicklung bioökonomischer Produkte

Professor Liese von der Technischen Universität Hamburg verfolgt im Rahmen des Kooperationsprojekts ‚Bioweichmacher‘ zusammen mit der Universität Bielefeld und BASF SE das Ziel, nachhaltige Weichmachermoleküle zu entwickeln. Anwendung sollen diese, anstelle der bisherigen Weichmacher, in dem Kunststoff PVC finden. Die große Herausforderung besteht darin, dass sich die Materialeigenschaften wie Flexibilität und Elastizität nicht ändern sollen und gleichzeitig ein günstiger Anschaffungspreis weiterhin gewährleistet wird. Darüber hinaus haben sich die Kooperationspartner das Ziel gesetzt, lediglich auf nachwachsende Rohstoffe zurückzugreifen, die ökonomisch synthetisiert werden. Um die ablaufenden chemischen Prozessreaktionen dokumentieren zu können, werden die einzelnen Reaktionsschritte durch eine Infrarot-Spektroskopie analysiert.

Screening, Verfahrensentwicklung, Pilotierung und Upscaling aus erster Hand

In verschiedenen Verbundprojekten gemeinsam mit größtenteils industriellen Kooperationspartnern untersucht und entwickelt Professor Andreas Liese immer wieder erfolgreich Methoden und Optimierungen von Biotransformationen und Mehrphasenreaktoren in unterschiedlichen Kontexten. Häufig geht es dabei um eine Übertragung von Labordaten in industrielle Maßstäbe. Viele Produktionsprozesse konnten dank Professor Liese und seinem Team zu signifikanten Energieeinsparungen und verminderten CO2-Emissionen verholfen werden. Thematisch deckt er bei seinen Forschungsarbeiten ein großes Spektrum ab: Von Biotransformationen mit brennbaren Gasgemischen aus Alkanen und Sauerstoff, über die Reduktion von Herstellungskosten von Arzneistoffen wie nichtsteroidaler Antirheumatika (NSAR) bis hin zu Entwicklungen von Testverfahren für ölabbauende natürliche Substanzen hat Professor Liese schon alles bearbeitet: Gleichzeitig freut er sich stets über neue Herausforderungen.

Zukunftsvision

Professor Liese arbeitet mit seinem Team tagtäglich daran, dass die Forschungsleistungen seines Teams zu einer positiven Entwicklung der Gesellschaft beitragen. Sei es bei komplexen Fragestellungen zum Abbau von Bioplastik, Vermeidung der Überdüngung von Feldern oder Entwicklung von neuen smarten Produktionsverfahren. Belastbare Lösungsansätze sieht er nur, wenn disziplinübergreifend zusammengearbeitet wird.

Schwerpunkte

  • Technische Biokatalyse
  • Simulation und Optimierung von Biotransformationen und Prozessen
  • Erforschung von Reaktionssequenzen und Mehrphasensystemen
  • Kinetische und thermodynamische Analysen
  • Entwicklung von Bioprozesstechnologien
  • Prozessangepasste Bioreaktortechnik
  • Biokatalyse-Verfahren
  • Beratung

Kooperationen

  • Internationales Netzwerk aus Forschungs- und Industriekontakten
  • DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
  • Acatech Deutsche Akademie der Technikwissenschaften

Interessiert an

  • Chemie
  • Biochemie
  • Pharma
  • Lebensmittelindustrie
  • Kosmetik
  • Prozessanalytik
  • Biotechnologie

Professor Liese, Leiter des Instituts für Technische Biokatalyse, hat sich auf die Erforschung von Reaktionssequenzen, Mehrphasensystemen und Prozessanalytik spezialisiert und freut sich über Interesse von Partnern zu gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekten sowie zum inhaltlichen Austausch rund um Themen wie Biotransformationen, Katalysatoren, chemische Synthesen und Reaktortechnik.

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