Stellenart: studentische Hilfskraft
Kontakt: Peters, Till (till.peters@kit.edu); Aneta Pashkova (aneta.pashkova@dechema.de)
Institute: IMVT (KIT), DECHEMA Forschungsinstitut
Standorte: Karlsruhe (KIT), Frankfurt am Main (DFI)
Start: a.s.a.p.

Die Nutzung von Enzymen in industriellen Prozessen hat in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen. Besonders die Peroxygenasen, wie die aus Agrocybe aegerita stammende UPO, haben sich als äußerst vielseitige Biokatalysatoren erwiesen. Diese Enzyme sind jedoch stark von Wasserstoffperoxid (H2O2) abhängig, das teuer und umweltschädlich hergestellt wird. Daher ist die Entwicklung nachhaltiger Herstellungsmethoden für H2O2 von großer Bedeutung. Mit dezentralen Systemen zur Direktsynthese aus Wasserstoff und Sauerstoff lässt sich H2O2 bedarfsorientiert in-situ herstellen. Die Gefahr von Explosionen der Wasserstoff/Sauerstoff Gasmischungen lässt sich dabei mithilfe der Mikroverfahrenstechnik eindämmen. Um die Forschung in diesem Bereich voranzubringen, haben sich die drei Partner bestehend aus dem IMVT (KIT), dem DECHEMA Forschungsinstitut (Frankfurt) und die technische Hochschule Mittelhessen (Gießen) zusammengefunden.

Diese Arbeit zielt darauf ab, die Direktsynthese von H2O2 als nachhaltige Option zur Versorgung von UPO-Enzymen zu untersuchen und dabei bimetallische, geträgerte Katalysatoren aus Palladium und Zinn in verschiedenen Massenprozenten herzustellen, zu charakterisieren und mit konventionellen Katalysatoren zu vergleichen. Anschließend sollen, im Rahmen einer Masterarbeit die Katalysatoren in einer chemisch enzymatischen Reaktionskaskade am DFI im Batch getestet werden. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Förderung umweltfreundlicher und effizienter chemischer sowie enzymbasierter Reaktionskaskaden und ist damit eine spannende Schnittstelle zwischen Chemieingenieurwesen und Biotechnologie.

Aufgaben:

•    Synthese von bimetallischen, geträgerten Katalysatoren: Entwicklung und Optimierung von State-of-the-art Katalysatoren für die direkte H2O2-Synthese unter Verwendung geeigneter Trägermaterialien und Metallkombinationen von Pd und Sn auf TiO2. (am KIT)

•    Produktivitätsbestimmung im Flow im Festbettreaktor: Untersuchung der Katalysatorleistung im mikrostrukturierten Festbettreaktor, einschließlich der Bestimmung der H2O2-Syntheseleistung sowie dem ebenfalls am Katalysator stattfindenden Abbau des H2O2 und der Katalysatorlebensdauer. (am KIT)

•    Charakterisierung der Katalysatoren: Analyse der strukturellen und chemischen Eigenschaften der hergestellten Katalysatoren mithilfe verschiedener Analysemethoden. (am KIT und DFI)

•    Produktivitätsbestimmung im Batch: Untersuchung der Katalysatorleistung im Batch in Glasreaktoren bei Bedinungen für die Enzymkatalyse. (am DFI)

•    Chemisch Enzymatische Reaktionskaskade: Durchführung der Reaktionskaskade mit der Peroxygenase und dem bimetallischen Katalysator. (am DFI)

Anforderungen:
•    Gute Kenntnisse in der anorganischen Chemie und Katalyse sind wünschenswert aber nicht notwenig
•    Interesse an enzymatischen Reaktionen und nachhaltigen Chemieprozessen
•    Eigenständiges und strukturiertes Arbeiten
•    Teamfähigkeit und Zuverlässigkeit
•    Bereitschaft und Möglichkeit zum Pendeln zwischen Karlsruhe und Frankfurt

Bewerbung: Interessierte Studierende werden gebeten sich an Till Peters oder Aneta Pashkova zu wenden. Für weitere Informationen oder Fragen stehen wir gerne zur Verfügung.
Die Tätigkeit bietet die Möglichkeit, in einem interdisziplinären Forschungsumfeld sowohl in Karlsruhe als auch Frankfurt am Main zu arbeiten und einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger und neuartiger chemoenzymatischer Katalyseprozesse zu leisten. Wir freuen uns auf eure Bewerbungen.