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Eine KI-Plattform für die schnelle Erstellung biokatalytischer Kaskaden für innovative Bioprozesse
Biokatalytische Reaktionen sind eine vielversprechende Lösung für die nachhaltige und skalierbare Produktion verschiedener chemischer Verbindungen, darunter Spezial- und Grundstoffchemikalien, Kosmetika, Lebensmittel, Aromen und Arzneimittel.
Ziel der Bioprozesstechnologie ist die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und den Übergang zu einer nachhaltigen Bioökonomie zu schaffen, die ideal für die lokale Produktion und den Verbrauch ist und so zur gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Entwicklung vor Ort beiträgt.
Verglichen mit petrochemischen Verfahren sind Bioprozesse, die in vitro-Enzymkaskaden verwenden, häufig sehr viel energieeffizienter und erfordern keine Aufreinigung von Zwischenprodukten. Zu den aktuellen Herausforderungen des Designs solcher in vitro-Kaskaden gehören die begrenzte Datenverfügbarkeit, die inhärente Komplexität von biokatalytischen Systemen, die Optimierung von Reaktionsbedingungen und eine experimentelle Validierung.
Ziel des BioCasNavi-Projekts ist die Entwicklung und Validierung einer auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierenden Plattform für das automatisierte Design multienzymatischer Kaskadensysteme für die nachhaltige Synthese hochwertiger, industriell nutzbarer Verbindungen aus nachwachsenden Rohstoffen.
BioCasNavi entwickelt eine umfangreiche Datenbank mit enzymatischen Reaktionen und Bedingungen sowie KI-Algorithmen für das Design und die Optimierung von Kaskaden. Das Projekt wird begleitet von einer Prozessentwicklung und -skalierung und sozio- und technoökonomischen Studien, die die Anforderungen an eine nachhaltige Produktion und einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen aus industrieller Sicht definieren.
Bei Erfolg wird eine neue und breit anwendbare digitale Plattformtechnologie entwickelt, die schnelle Innovationszyklen in der Bioökonomie ermöglicht, indem sie neuartige Wertschöpfungsketten und Produktionsprozesse für die nachhaltige Katalyse und Synthese in der biobasierten Industrie aufzeigt.
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