Nachrichten aus Dublin: Berichten des Tsinghua Center for Synthetic and Systems Biology zufolge hat Professor Chen Guoqiang auf der 20. Internationalen Biopolymer-Konferenz den „Bernard Weishaupt PHA Award“ 2026 gewonnen.
Die Internationale Biopolymerkonferenz wurde 1988 gegründet.Es handelt sich um eine der einflussreichsten internationalen akademischen Konferenzen im Bereich Biopolymere. Der dieses Mal verliehene „Bernard Weishaupt PHA Award“ würdigt Wissenschaftler, die auf dem Gebiet der PHA entscheidende Beiträge geleistet haben – also diejenigen, die durch langfristige Forschung den technologischen Fortschritt vorantreiben und Materialanwendungen erweitern.
Forschungsinformationen:Tsinghua Center for Synthetic and Systems Biology | Award News (Muss in WeChat überprüft werden), Einführung in den ersten PHA Award, Tsinghua | 2023 International Metabolic Engineering Award
Chen Guoqiang wählte ein Bakterium, das nicht so leicht „gestört“ werden kann
PHA, der chinesische Name ist Polyhydroxyalkanoat, ist eine Art Polyestermaterial, das von Mikroorganismen synthetisiert werden kann. Chen Guoqiang erforscht seit fast vierzig Jahren, wie man es herstellt.
Die Produktionsbakterien funktionieren im Labor gut, können aber in großen Tanks durch Streubakterien gestört werden. Die Verhinderung von Kontaminationen, die Sterilisierung und die Aufrechterhaltung der Produktionsbedingungen erfordern Ausrüstung und Betriebskosten. Was die Fabrik benötigt, sind Bakterien, die in der tatsächlichen Produktion stabil arbeiten können.
Chen Guoqiang und sein Team haben extreme Umgebungen im Visier. Laut einem Interview mit China Science News fanden sie 2006 Halomonas in Proben, die vom Aydin-See in Xinjiang zurückgebracht wurden.
Es ist an eine salzhaltig-alkalische Umgebung angepasst. Unter solchen Bedingungen können viele andere Mikroorganismen nicht ohne Weiteres mit ihm konkurrieren. Das Team machte sich diese Funktion zunutze und untersuchte, ob damit PHA hergestellt werden kann, ohne auf strenge Sterilisationsverfahren angewiesen zu sein.
Ohne einen Sterilisationsprozess können sich der Dampfverbrauch, die Ausrüstung und die Betriebsabläufe in der Fabrik entsprechend ändern. Bei der Auswahl von Produktionsbakterien wird auch nach einer geeigneteren Produktionsmethode gesucht.
Im Jahr 2011 veröffentlichte das Team einen Artikel über eine 14-tägige offene, unsterile kontinuierliche Fermentation zur Herstellung von PHB aus der PHA-Familie. Die besonderen Fähigkeiten von Salzsee-Mikroorganismen haben in dieser Forschungslinie produktionstechnische Einsatzmöglichkeiten gezeigt.
Natürliche Fähigkeiten reichen nicht aus. Damit es die gewünschte Leistung bringt, müssen Sie es zunächst umwandeln können. In Interviews wurde festgestellt, dass es diesem neuen Bakterium an fertigen Genmanipulationswerkzeugen mangelte, und das Team verbrachte fünf Jahre damit, spezielle Werkzeuge zu entwickeln. Nachdem sie einen guten Bakterienstamm gefunden hatten, fügten sie Bedingungen für eine weitere Verbesserung hinzu.
Forschungsinformationen: Tsinghua hat „China Science News“ nachgedruckt | Chen Guoqiangs Industrialisierungsprozess und Originalarbeiten | Offene kontinuierliche Fermentationsforschung
In der Fabrik aufgetretene Probleme wurden zur Lösung ins Labor zurückgebracht
Bakterien können wachsen und Materialien können synthetisiert werden. Das nächste Problem kommt von der Fabrik.
Zum Beispiel die Isolierung von Zellen. Im Labor müssen die mit Zentrifugenröhrchen durchführbaren Vorgänge in der Fabrik in großen Mengen verarbeitet werden. Laut einem Interview mit China Science News erhöhte das Team das Zellvolumen und verbesserte die Zentrifugationseffizienz durch morphologisches Engineering. Um sich an die Produktion anzupassen, wurde sogar die Größe der Zellen neu gestaltet.
Als Chen Guoqiang später über die Produktionslinie in Peking sprach, erklärte er gegenüber China Science News: „Wenn es morgens in der Fabrik ein Problem gibt, kann es nachmittags in unserem Labor gelöst werden.“
In der Produktion aufgedeckte Probleme werden den Forschern zeitnah gemeldet. Die Fabrik ist auch zum Ort der Entdeckung der nächsten Forschungsfrage geworden.
Er und sein Team sind bereit, an dem Problem zu arbeiten, über die Belastungen hinaus, bis hin zum Produktionsprozess und der Ausrüstung. Der Grund für den ISBP Industrial Award 2024 ist der Beitrag der synthetischen Biologie halophiler Bakterien und der „Next Generation Industrial Biotechnology“ (NGIB) zur Industrialisierung von PHA. Tsinghuas preisgekrönter Bericht wies darauf hin, dass verwandte Technologien verstärkt und in vielen Unternehmen angewendet wurden.
Forschungsmaterialien: „China Science News“ | Geschichten über Labore und Produktionslinien, Tsinghua-Universität | Bericht zum ISBP Industrial Award
Einen Weg entwickeln und ihn anschließend weiter verbessern
Halomonas bringt Vorteile gegenüber der offenen Fermentation, der hohe Salzbedarf wirft aber auch neue Fragen auf: Können die Kulturbedingungen flexibler gestaltet und die Belastung durch die Nachverarbeitung weiter reduziert werden?
Im Februar dieses Jahres gab Tsinghua die neuen Fortschritte des Teams bekannt. Durch technische Modifikationen reduzierten die Forscher den Salzbedarf des Stammes und erreichten eine offene, unsterile Kultur in einem 7-Liter-Bioreaktor und einer Natriumchloridkonzentration von 5 g/Liter.
Das Team modifizierte die Sorte weiter und sogar die Salzumgebung, die ihr einst dabei half, Fuß zu fassen, wurde zurückgebracht und erneut optimiert.
Hier kommt die Anhäufung wissenschaftlicher Forschung ins Spiel: Je besser man ein Bakterium versteht, desto wahrscheinlicher ist es, dass man es so verändert, dass es besser für die Produktion geeignet ist.
Auch die industrielle Zusammenarbeit schreitet voran. Angel Yeast gab bekannt, dass das von Hubei Weiqi in Yichang umgesetzte PHA-Projekt eine geplante Gesamtproduktionskapazität von 30.000 Tonnen pro Jahr hat, wovon die Produktionskapazität der ersten Phase 10.000 Tonnen beträgt. Das Projekt kombiniert PhaBuilder aus Peking, die auf der Technologie von Tsinghua basiert, mit Angels Erfahrung in der Fermentationsproduktion und Industriekette.
Für China Biomanufacturing ist dies eine besondere und wichtige Sache: Die Mikroorganismen, die wir selbst erforschen und umwandeln, wachsen zusammen mit dem heimischen Ingenieurteam und den Produktionsanlagen. Gesammelt wurden nicht nur Materialien, sondern auch Erfahrungen, die beim nächsten Mal bei Prozessänderungen, Produktanpassungen und Produktionserweiterungen genutzt werden können.
Forschungsinformationen: Tsinghua | Neuer Fortschritt in der salzarmen offenen Kultur, Angel Yeast | Neues Geschäft mit biologischen Materialien
Chen Guoqiang wirbt auch für Veränderungen bei einem Pappbecher
Kleiner Pappbecher, großer Umweltschutz. Nach der Herstellung von PHA arbeitete Chen Guoqiang auch mit Partnern auf der Anwendungsseite zusammen, um dessen Einführung in Pappbechern, Brotdosen und Lebensmittelverpackungen voranzutreiben.
Bei der Präsentation einer biobasierten, wasserbasierten PHA-Barrierebeschichtung in Shanghai am 26. November des Vorjahres traten DBC, PhaBuilder, BASF und APP Sinar Mas gemeinsam auf. Chen Guoqiang sprach dort über die Materialauswahl und die Behandlung papierbasierter Lebensmittelverpackungen nach dem Gebrauch. Fermentationsforschung und Arbeiten an Beschichtung, Papier und Erzeugnissen kamen dabei zusammen. Der kleine Papierbecher wurde zum Ausgangspunkt für einen größeren Beitrag zum Umweltschutz.
Am 27. März dieses Jahres hielt er auf der Biomanufacturing New Materials Industry Application Innovation Conference, die während der Jahrestagung des Zhongguancun-Forums stattfand, einen Grundsatzbericht und war Zeuge der Vertragsunterzeichnung zwischen Vertretern der Tsinghua-Universität, von PhaBuilder, DBC und BASF. Die Zusammenarbeit zielt auf die Anwendung und Entwicklung biobasierter wässriger Dispersionen ab, und papierbasierte Barrieren sind auch zu einer Richtung geworden, die Industriepartner gemeinsam vorantreiben können.
Auf dem China Civil Aviation Green Tableware Forum am 21. Mai hielt er einen Bericht über PHA-Materialien und umweltfreundliche Verpackungsanwendungen. In der Diskussion geht es bereits um einen Pappbecher einer Fluggesellschaft und eine Lunchbox an Bord: Wie schützt man die Lebensmittel, wie passt man sie an den Service an und wie sammelt man sie nach Gebrauch ein und entsorgt sie? DBC, PhaBuilder, BASF, Papierunternehmen und Luftfahrtdienstleistungspartner starteten im Rahmen des Forums auch die gemeinsame Verifizierung spezifischer Szenarien.
Forschungsmaterialien: DBC | Shanghai Sifang Press Conference, China Daily Network | Zhongguancun Conference, DBC | Haikou Forum Records, Science and Technology Daily | Civil Aviation Catering Tableware Cooperation
Von Bakterien im Salzsee bis hin zu neuen Materialien in der Produktionslinie haben Chen Guoqiang und sein Team viele spezifische Probleme gelöst und Bedingungen für die weitere Weiterentwicklung der chinesischen PHA-Industrie geschaffen. Diese internationale Auszeichnung ist das Ergebnis einer so soliden Arbeitsphase.
Dieser Artikel wurde von DBC und BIOTEN unabhängig recherchiert und zusammengestellt, basierend auf relevanten Berichten der Tsinghua-Universität, Original-Forschungsarbeiten und öffentlichen Informationen von Unternehmen und Konferenzen, und wurde mit Stand vom 9. September 2026 verifiziert.
