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[[Datei:Cuves Figeac.jpg|mini|Gärbehälter zur Weinherstellung]]
Als '''Biokonversion''' ([[Altgriechische Sprache|altgr.]] {{lang|grc|βίος}} ''bíos'' „[[Leben]]“ und [[Latein|lat.]] ''{{lang|la|conversio}}'' „Umwendung“, „Umkehr“) bezeichnet man die Umwandlung, meist von organischen Verbindungen ([[Biomasse]]), in energetisch oder stofflich nutzbare Produkte.
Die Umwandlung erfolgt durch [[Organismus|Organismen]], meist [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]], oder durch isolierte [[Enzyme]] oder Enzymsysteme ([[Stoffwechselweg]]e).
Es werden vor allem [[Biotechnologie|biotechnologische]] Prozesse wie die [[Fermentation]] ([[Biogas]]herstellung, [[Industrielle Biotechnologie]]) sowie die [[enzym]]atische Umwandlung angewendet. Auch in Anwendungen, die nicht oder nicht eindeutig der Biotechnologie zuzuordnen sind, findet Biokonversation statt, wie z. B. beim Backen von Brot oder der Sauerkrautherstellung ([[Ethanolgärung|Ethanol-]] und [[Milchsäuregärung]]).

Gelegentlich wird der Begriff Biokonversion als Synonym für [[Biokatalyse]] und [[Biotransformation]] verwendet. Teilweise erfolgt aber auch eine Unterscheidung, bei der die Biokonversion als Teilbereich der Biokatalyse eingeordnet wird.<ref>[http://www.ufz.de/index.php?de=12245#b Glossar] auf der Seite des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), abgerufen am 10. Januar 2010</ref>

== Biochemie ==
[[Datei:Fahrsilo.JPG|mini|Grasschnitt für Futterzwecke wird durch Milchsäuregärung konserviert ([[Silierung]])]]
[[Datei:Labfors 4 with touchscreen.jpg|mini|Bioreaktor (Fermenter) im Labormaßstab]]
[[Datei:Jninternational4.jpg|mini|Bioreaktor zur bakteriellen Herstellung von [[Vakzine]]n]]
Bei einer Biokonversion findet eine [[chemische Reaktion]] statt, die von den isolierten oder in den jeweils verwendeten Organismen vorhandenen Enzymen [[Katalyse|katalysiert]] wird. Es lassen sich verschiedene Typen der Biokonversion klassifizieren, die sich durch das Prinzip unterscheiden, nachdem das interessierende Produkt gebildet wird.

=== Stoffwechselabfälle ===
Die ersten Anwendungen von Biokonversionen durch den Menschen fanden bereits vor Jahrtausenden statt. So wurde bereits früh die Ethanolgärung zur [[Bierbrauen|Bier-]] und [[Weinherstellung]] und die Milchsäuregärung z. B. zur [[Konservierung]] von Milch durch Ansäuerung ([[Joghurt]], [[Kefir]]) genutzt. Bei diesen Anwendungen werden Mikroorganismen ([[Hefen]], [[Bakterien]]) verwendet, die [[organische Verbindung]]en (überwiegend [[Zucker]]) vor allem für die Energiebereitstellung ([[Katabolismus]]) umsetzen. Da diese Umsetzung unter [[Anaerobie|anaeroben]] (sauerstofffreien) Bedingungen oder durch anaerobe Organismen stattfinden, erfolgt keine vollständige Umsetzung der organischen Verbindungen (vor allem zu CO<sub>2</sub> und H<sub>2</sub>O), sondern zu organischen Verbindungen, wie [[Ethanol]] (Alkohol) und [[Milchsäure]].<ref name ="Garabed">Garabed Antranikian: "Angewandte Mikrobiologie", 1. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, ISBN 3-540-24083-7</ref>

Nicht nur in der Lebensmittelindustrie, sondern auch für die stoffliche und energetische Anwendung, wie z. B. als Rohstoff zur Herstellung von [[biobasierter Kunststoff|bio-basierten Kunststoffen]] (z. B. [[Polylactide]] aus Milchsäure) oder [[Biokraftstoff]] (z. B. sogenanntes [[Bioethanol]] als [[Motorenbenzin|Benzinersatz]] oder -beimischung) findet eine Biokonversion sogenannter [[nachwachsender Rohstoff]]e statt.

Viele weitere Produkte werden nach diesem Prinzip gewonnen:
* [[Aceton]]
* die Propandiole: [[1,2-Propandiol]] und [[1,3-Propandiol]]
* [[Carbonsäuren]] wie [[Essigsäure]] (Acetat), [[Bernsteinsäure]] (Succinat)<ref name="industrielle biotechnologie">{{Webarchiv|url=http://www.ibvt.de/DE/Forschung/Industrielle_Biotechnologie/index.php |wayback=20160304141500 |text="Forschung Industrielle Biotechnologie" }} auf der Seite des [http://www.ibvt.de/ Instituts für Bioverfahrenstechnik] der [[Technische Universität Braunschweig|Technischen Universität Braunschweig]]</ref> und [[Milchsäure]] (Lactat)
* [[Biogas]]

=== Stoffwechselprodukte ===
Aus organischen Verbindungen bzw. bestimmten [[anorganisch]]en Verbindungen können [[Heterotrophie|heterotrophe]] bzw. [[Autotrophie|autotrophe]] Lebewesen Verbindungen synthetisieren, die als Baustoff für die Zelle dienen ([[Anabolismus]]). Diese Syntheseleistung ist eine Form der Biokonversion, die für verschiedene Zwecke verwendet wird. Beispiele sind die Herstellung von [[Antibiotika]] wie z. B. [[Penicillin]] mit dem [[Pilz]] ''[[Penicillium chrysogenum]]'', von [[Lysin]] und [[Glutaminsäure]] ([[Aminosäure]]n) mit dem Bakterium ''[[Corynebacterium glutamicum]]''<ref name="industrielle biotechnologie" /> oder des [[Peptid]]s [[Insulin]] im Bakterium ''[[Escherichia coli]]''.

Die Synthese von Verbindungen wie Penicillin ist energieaufwändig, weshalb sie von den Organismen nur in geringer Menge hergestellt werden. Durch [[Zucht]] und [[Selektion (Evolution)|Selektion]] sowie die Wahl bestimmter Bedingungen bei der [[Mikroorganismenkultur|Kultivierung]] kann die Ausbeute deutlich erhöht werden. Weitere Möglichkeiten sind das Veränderung von Stoffwechselwegen ([[Metabolic Engineering]]) oder das Einbringen von neuen Stoffwechselwegen aus anderen Organismen mittels [[Gentechnik]]. Zur Herstellung von Insulin wurde beispielsweise das menschliche [[Gen]] in Bakterien übertragen.

Die Herstellung erfolgt meist unter sterilen Bedingungen in einem [[Fermenter]], da Verunreinigungen den Prozess stören könnten. Zudem erfordern [[Pharmazie|pharmazeutische]] Produkte wie Insulin eine hohe Reinheit.

=== Stoffwechselleistung ===
Stoffwechselleistungen von Lebewesen können genutzt werden, um z. B. toxische oder geruchsintensive Verbindungen abzubauen oder [[Abwasser]] belastende Stoffe, wie z. B. [[Stickstoff]]verbindungen, zu binden. Anwendung findet dies z. B. bei verseuchten Böden, bei der Behandlung von [[Abluft]] in [[Biofilter]]n oder dem Fixieren von im Wasser gelösten Stickstoff- und [[Phosphor]]verbindungen während der Behandlung in einem [[Klärwerk]].

=== Produkte isolierter Enzyme ===
Isolierte Enzyme und Enzymsysteme können bestimmte Reaktionen katalysieren. Beispielsweise wird das [[Lab]] – ein Gemisch verschiedener Enzyme – aus Kälbermägen gewonnen und bei der [[Käseherstellung]] verwendet. Auch bei der Herstellung von [[Leder]] können verschiedene Enzyme eine Rolle spielen. In [[Waschmittel]]n kommen unter anderem fett- und proteinabbauende Enzyme ([[Lipase]]n bzw. [[Protease]]n) vor.

== Klassifizierung nach Anwendungsbereich ==
:''(siehe auch Artikel [[Biotechnologie#Zweige der Biotechnologie|Biotechnologie]])''
In der Biotechnologie erfolgt in der Regel keine Klassifizierung nach dem Prinzip der Biokonversion, sondern nach dem Anwendungsbereich. So werden in der [[Weiße Biotechnologie|Weißen Biotechnologie]], auch als Industrielle Biotechnologie bezeichnet, alle genannten Prinzipien angewandt. Daneben gibt es die [[Rote Biotechnologie]] (medizinische Biotechnologie) und die [[Grüne Biotechnologie]] (Pflanzenbiotechnologie). Weitere, bisher weniger klar definierte Biotechnologien sind die [[Graue Biotechnologie]] und die [[Blaue Biotechnologie]]. Andere Farben (Braune und Gelbe Biotechnologie) werden gelegentlich verwendet, sind aber nicht klar zugeordnet.
Über Biokonversionen hinaus können Biotechnologien auch weiter Anwendungen umfassen, bei denen ebenfalls chemische Reaktionen stattfinden. Die Reaktion bzw. das erzeugte Produkt stehen jedoch nicht im Vordergrund, wie z. B. bei diagnostischen Methoden der Roten Biotechnologie.

== Bedeutung ==
[[Datei:Ethanol plant.jpg|mini|rechts|Die Ethanolgärung wird im großindustriellen Maßstab zur Treibstoffherstellung eingesetzt.]]
Die Biokonversion spielt eine wichtige Rolle in vielen technischen Verfahren. Sie ermöglicht die Erzeugung von Verbindungen, die mit anderen Methoden nicht synthetisierbar sind. In der chemischen Industrie werden gelegentlich chemische Verfahren auf Biokonversion (biochemische Verfahren) umgestellt, da diese oft weniger extreme Bedingungen benötigt und so Energie und Chemikalien eingespart werden können.
Bei der Nutzbarmachung von nachwachsenden Rohstoffen kommen klassische und neue Verfahren zur Anwendung. Große Mengen Ethanol werden aus Zucker und Stärke gewonnen.

Durch neue Verfahren der Biokonversion sollen bisher nicht als Treibstoff nutzbare Anteile der Biomasse, wie das [[lignocellulose]]haltige Stroh und Holz, als [[Cellulose-Ethanol]] oder [[Cellulose-Butanol]] erschlossen werden. Ein weiterer Ansatz ist die [[Synthesegas]]-Fermentation, bei der Biomasse über eine [[Biomassevergasung]] in Synthesegas umgewandelt und anschließend in einer Fermentation in nutzbare Alkohole und andere Chemikalien umgewandelt wird. Da [[Cellulose]] einen großen Anteil der Biomasse ausmacht, bietet sie ein großes, bisher kaum genutztes Potential für die Bereitstellung von Energie und Rohstoffen.

== Quellen ==
<references/>

== Literatur ==
* B. Kamm, P. Gruber, M. Kamm: ''Biorefineries – Industrial Processes and Products.'' Wiley-VCH, Weinheim 2006; u. a. S. 104, ISBN 978-3-527-31027-2.
* [[Garabed Antranikian]]: ''Angewandte Mikrobiologie'', 1. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, ISBN 3-540-24083-7

== Siehe auch ==
* [[Zucker als nachwachsender Rohstoff]]
* [[Stärke als nachwachsender Rohstoff]]
* [[Bioraffinerie]]

[[Kategorie:Biotechnologie]]
[[Kategorie:Lebensmitteltechnologie]]
[[Kategorie:Biochemische Reaktion]]
[[Kategorie:Fermentation]]

Biokonversion - Versionsgeschichte

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