Realitätscheck für Biotech

Im GEA-Technologiezentrum für New Food und Biotech ist es kurz nach sieben Uhr morgens. Die Alarmmeldungen im 500-Liter-Bioreaktor sind abgearbeitet, als die Anlage zum ersten Mal reibungslos läuft. Das Team hat die Nacht damit verbracht, die Steuerung zu justieren. Jetzt zeigt das Display einen Wert, mit dem niemand gerechnet hat.

Der eingesetzte Organismus erzeugt fast dreimal so viel Wärme wie in den Laborversuchen. Das Kühlsystem kommt kaum hinterher. GEA-Testingenieurin Sofija Milošević am Terminal bleibt ruhig, prüft die Sensoren, passt die Regelparameter an.

Dann sagt sie einen Satz, der den Sinn dieses Tests auf den Punkt bringt: „Gut, dass wir das hier sehen. Und nicht in einer Fabrik."

Warum Europa den Praxistest braucht

Das neue GEA Application and Technology Center (ATC) in Sarstedt, südlich von Hannover, ist weder Showroom noch Laborersatz: Es ist ein Ort für Tests, für Daten, für frühe Entscheidungen. Hier zeigt sich, ob eine biologische Idee ein belastbarer industrieller Prozess werden kann. Dieser Schritt ist größer, als er aussieht.

So kommt ein Großteil der Nährstoffe, die in der europäischen Tierhaltung eingesetzt werden – bestimmte Aminosäuren, bestimmte Vitamine – gegenwärtig aus China. Nicht, weil Europa das grundsätzlich nicht selbst könnte. Sondern weil zwischen der Entdeckung im Labor und der Produktion in der Fabrik eine Lücke klafft, die bisher kaum jemand geschlossen hat.

Das klingt zunächst nach technischen Details, könnte jedoch ganz unmittelbare wirtschaftliche Folgen haben: Gerät diese Lieferkette ins Stocken – durch politische Spannungen, Handelsbarrieren oder steigende Transportkosten – träfe das die europäische Lebensmittelversorgung direkt.

Die Wissenschaft für Alternativen gibt es längst: in Labors, in Studien, in Förderprogrammen. Wer in Europa eine neue Substanz zulassen will, muss zunehmend nicht nur das Molekül beschreiben, sondern auch den Prozess dahinter: den Organismus, die einzelnen Verarbeitungsschritte, das Hygienekonzept, die Kontrollpunkte, die Wiederholbarkeit. Für genau diese letzten Schritte braucht es ein Testzentrum – um Forschung in einen Prozess zu übersetzen, der zuverlässig, wiederholbar und wirtschaftlich funktioniert.

Vier Stationen bis zur Produktion

Der Weg vom Labor zur Fabrik führt über vier Stationen: Im Labor geht es zuerst darum, ob die Biologie funktioniert. Produziert der Organismus den gewünschten Zielstoff? Wächst die Zelllinie? Trägt die Grundidee? 

Ein Testzentrum wie das ATC von GEA ermittelt im zweiten Schritt, ob der Prozess industriell funktionieren würde. Lässt sich das Produkt zurückgewinnen? Bleibt die Qualität stabil? Ergibt die anschließende Aufarbeitung einen sinnvollen Prozessweg? 

Danach lassen sich in einer Demonstrationsanlage erste Chargen unter Bedingungen herstellen, die einer späteren Lebensmittelproduktion entsprechen. So sind Produktentwicklung und Markttests möglich. Erst in der Industrieanlage zeigt sich schließlich, ob sich das Ganze auch im großen Maßstab rechnet.

Jede Station hat eine eigene Logik. Jede braucht andere Anlagen, andere Daten, andere Entscheidungen. Und jede macht die nächste erst möglich.

Marcel Oogink baut im niederländischen Ede mithilfe von GEA die Biotechnology Fermentation Factory (BFF) auf. Die offene Demonstrationsanlage gibt Unternehmen die Möglichkeit, nach dem ATC unter lebensmittelgerechten Bedingungen weiterzutesten. Für ihn ist der Weg vom Labor zur Fabrik kein einzelner großer Sprung, sondern eine Kette von Entscheidungen, für die es jeweils eigene Belege braucht.

Genau diese Kette sieht man bisher viel zu selten in der Branche.

Was der Praxistest sichtbar macht

Zurück zum Fermenter und der unerwarteten Wärmeentwicklung: Die überschüssige Wärme aus den Versuchen ist kein bloßer Fehler, sondern eine entscheidende Information. Das Unternehmen, das mit diesem Organismus arbeitet, muss jede künftige Anlage anders denken: Wer mit diesem Prozess in den industriellen Maßstab geht, muss das Kühlsystem von Anfang an anders auslegen.

Diese Erkenntnis kostete zusätzliche Arbeit und Kopfzerbrechen. In einer fertig gebauten Fabrik hätte sie jedoch Millionen gekostet – oder das ganze Projekt zum Stillstand gebracht.

Solche Momente gibt es im ATC immer wieder, in unterschiedlicher Form. In einem anderen Fall zeigte ein kleiner Vorversuch eine massive Schaumbildung. Im größeren Maßstab wäre das kaum noch zu kontrollieren gewesen. Die Konsequenz: Die Ingenieure legten die Steuerung präziser aus und passten die Zugabe der Nährstoffe an.

Ein weiterer Kunde stand vor einer ganz praktischen Frage: Wie lässt sich das Protein aus einer Hefezelle herauslösen? Dafür müssen die Zellwände zunächst geöffnet werden. Im ATC testete das Team verschiedene Vorbehandlungen und Prozessbedingungen für den Einsatz eines Hochdruck-Homogenisators. Ziel war es, möglichst viel Protein freizusetzen und den Energieeinsatz im Blick zu behalten.

Auch die anschließenden Schritte zur Konzentration und Reinigung lieferten wichtige Erkenntnisse. Der Vergleich von Separation und Filtration half, die geeignete Trenntechnik für den Prozess auszuwählen. Einer der getesteten Schritte erreichte Proteinausbeuten von über 90 Prozent.

Klaus Stojentin, im GEA-Vorstand verantwortlich für die Division Nutrition Plant Engineering, kennt die Lücke zwischen Laborergebnis und Fabrikrealität genau. „Die spannendste Technologie zählt nur, wenn alles drum herum funktioniert“, sagt er. „Und das Drumherum lernt man nicht im Labor."

Ein frühes „Nein“ schützt vor dem falschen „Ja“

Nicht jeder Test endet mit einem Weg nach vorne. Das klingt nach Rückschlag. In Wirklichkeit ist es Klarheit – zu einem Zeitpunkt, an dem sie noch erschwinglich ist.

Bei einem Kunden zeigte sich im Verlauf der Versuche, dass der eingesetzte Organismus schlicht nicht produktiv genug war. Die Ausbeute lag zu weit unter dem, was wirtschaftlich sinnvoll wäre. Keine Anlagenoptimierung, keine Prozessanpassung hätte das behoben. Das Unternehmen überprüfte seinen Business Case und kehrte zur Stammentwicklung zurück.

„Manchmal ist das beste Ergebnis eines Tests ein Nein", sagt Reiners. „Ein Nein, das früh genug kommt, schützt vor dem falschen Ja."

Dahinter steht die nüchterne industrielle Logik des ATC: Wer früh testet, kann früh umsteuern. Wer zu spät oder gar nicht testet, investiert womöglich in eine Annahme, die unter realen Bedingungen nicht trägt.

Dieses Wissen entsteht nicht am Schreibtisch. Es entsteht aus gelebter Erfahrung – unter Bedingungen, die der industriellen Realität nahekommen.

Sogenannte regulatorische Sandboxes, über die in Europa zunehmend diskutiert wird, folgen genau diesem Gedanken: Unternehmen und Behörden bauen gemeinsam Verständnis auf, bevor die eigentliche Zulassung beantragt wird. Das ATC ist selbst kein regulatorisches Instrument. Aber es liefert genau die Art von Daten, die ein solches begleitetes Lernen sinnvoller und belastbarer machen.

Vom Piloten zur Fabrik 

Was im industriellen Maßstab möglich ist, zeigt Solar Foods. Das finnische Unternehmen stellt Solein® her – ein mikrobielles Protein, das aus CO₂, Wasserstoff und Mineralien entsteht. Dafür nutzt es erneuerbarer Energie und produziert unabhängig von Ackerland, Wetter und Saison.

GEA hat die erste kommerzielle Anlage von Solar Foods als schlüsselfertiges Projekt gebaut und plant jetzt Factory 02 – die erste großindustrielle Proteinanlage, in Lappeenranta, Finnland.

Solar Foods liefert den Beweis, dass diese Kette funktioniert – wenn jeder Schritt sorgfältig gegangen wird.

Aus Prozesswissen wird Produktionsfähigkeit

Der Morgen in Sarstedt ist längst vorbei. GEA-Testingenieurin Milošević hat die Steuerparameter angepasst und die Feeding-Strategie überarbeitet. Die Anlage läuft nun stabil. Aus der unerwarteten Wärmeentwicklung ist eine konkrete Vorgabe für den nächsten Maßstab geworden.

Die Ergebnisse liefern nun eine handfeste Entscheidungsgrundlage: Sie bestätigen oder retten den Business Case, schaffen Klarheit über die Machbarkeit der Produktion und geben Investoren Sicherheit. Das Unternehmen, das diesen Organismus entwickelt hat, weiß jetzt, was es für die nächste Anlage braucht. Es weiß, wo die Chancen liegen und wo die Grenzen.

„Das ist das eigentliche Produkt unseres ATC. Wir arbeiten mit Chargen und Protokollen, aber unterm Strich geht es um das Verständnis, das den nächsten Schritt erst möglich macht“, sagt Testingenieurin Milošević.

Europa hat starke Wissenschaft. Deutschland hat Ingenieurskompetenz. Was die Industrie braucht, sind Orte, die beides zusammenbringen – unter Bedingungen, die der Realität nahe genug sind, um zu zählen.