Masterarbeit / Praktikum – Bioprozessoptimierung und Mediendesign für enzymatische Alternativen zu Kobalttrocknern

Glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe sind ausgezeichnet durch ihre hohe Festigkeit und ihr geringes Gewicht. Sie werden in der Luft- und Raumfahrt, dem Schiffbau und z.B. zum Bau von Windkraftanlagen für die Energiewende verwendet. Aktuell muss dabei wertvolles Kobalt als chemischer Beschleuniger für den Aushärtungsprozess des Polymers verwendet werden. Kobalt ist als krebserregend eingestuft und seine Gewinnung erfolgt häufig unter prekären Arbeitsbedingungen. Wir arbeiten an einer biotechnologischen Alternative zu Kobalt, bei der ein Enzym die Polymerisation startet. Unser Institutsbereich Biotechnologie am IBG-1 ist führend für Bioprozessentwicklung in der industriellen Biotechnologie. Die Arbeitsgruppe Bioprozesse und Bioanalytik hat große Kompetenzen im Bereich der mikrobiellen Bioprozessentwicklung mit Laborautomatisierung, Miniaturisierung und Digitalisierung. Die zu besetzende Position ist in einem Verbundprojekt für die lokale Transformation der Region beim Braunkohle-Ausstieg angesiedelt und leistet damit einen Beitrag zur Transition zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise. Weitere spannende Infos finden Sie hier https://www.revier-gestalten.nrw/projekte/bio4matpro und hier https://www.bio4matpro.rwth-aachen.de/cms/bio4matpro/Teilprojekte/BoostLab6/~soqrw/BoostLab6-1-EnzyPol/

Ihre Aufgaben:

Für die industrielle Umsetzung der Produktion einer enzymatischen Alternative für Kobalttrockner muss ein Hochleistungs-Bioprozess entwickelt werden. Mit Hilfe von Technologien der Mikrokultivierung und Laborautomatisierung kann die Bioprozessentwicklung inklusive der Produktanalyse beschleunigt werden. Für einen mikrobiellen Bioprozess im industriellen Maßstab spielen die Prozesskosten eine Schlüsselrolle, besonders die Menge und Qualität der eingesetzten Rohstoffe und Medienbestandteile. Dementsprechend soll im ausgeschriebenen Projekt eine Medienoptimierung erfolgen, um ein effizienteres Kultivierungsmedium zu entwickeln. Dazu müssen die Einflüsse jedes Bestandteils individuell analysiert und bezüglich Kosteneffektivität auf die Key Performance Indikatoren (Titer, Ausbeute und vol. Produktivität) der Enzymproduktion optimiert werden. Die Kultivierungsexperimente sollen hochparallelisiert im Mikromaßstab durchgeführt werden, unterstützt durch Laborautomatisierung, um einen hohen Durchsatz zu ermöglichen. Die bereits etablierten Produktassays erfolgen vollautomatisiert auf einer Robotikplattform. Das optimierte Kultivierungsmedium soll anschließend in einer Skalierbarkeitsstudie im Bioreaktor im Labormaßstab erprobt werden.

• Mikrobielle Kultivierung im BioLector System, Schüttelkolben und Bioreaktor
• Produkt- und Nebenproduktanalytik mit enzymatischen Assays
• Entwicklung eines Workflows für Mediendesign im Mikromaßstab
• Einbindung von Design of Experiment (DoE) und KI-Methoden für die Optimierung
• Untersuchungen bezüglich der Skalierbarkeit des Bioprozesses in verschiedenen volumetrischen Skalen
• Selbstständige Auswertung und Präsentation der Ergebnisse der Experimente

Ihr Profil:

• Masterstudium in Biologie, Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik oder eine verwandte Disziplin im Masterstudiengang
• Persönliches Interesse an Mikrokultivierung und Laborautomatisierung
• Bereitschaft, sich in neue Methoden und einfache Programmierung (z.B. Python) einzuarbeiten
• Interesse an Robotik, Laborautomatisierung und Kultivierung in verschiedenen Maßstäben
• Hohes Maß an Selbstständigkeit, Motivation und Zuverlässigkeit
• Sehr zuverlässige, strukturierte und ordentliche Arbeitsweise

Unser Angebot:

Wir arbeiten an hochaktuellen innovativen Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzugestalten! Wir bieten Ihnen:

• Ein interessantes und gesellschaftlich relevantes Thema für ihre Abschlussarbeit mit zukunftsorientierter Themenstellung
• Eine exzellente wissenschaftliche Ausstattung und die neuste Technologie
• Qualifizierte und gewissenhafte Betreuung durch wissenschaftliche Kolleg:innen
• Interdisziplinäre Zusammenarbeit in einem engagierten und kollegialen Team
• Eigenverantwortliche Vorbereitung und Durchführung der übertragenen Aufgaben

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: https://go.fzj.de/Benefits

Wir freuen uns über Bewerbungen von Menschen mit vielfältigen Hintergründen, z.B. hinsichtlich Alter, Geschlecht, Behinderung, sexueller Orientierung / Identität sowie sozialer, ethnischer und religiöser Herkunft. Ein chancengerechtes, diverses und inklusives Arbeitsumfeld, in dem alle ihre Potentiale verwirklichen können, ist uns wichtig.