Es ist eine der größten Hürden der modernen Biotechnologie: der Übergang von Bioprozessen aus dem Labor in die industrielle Großproduktion. In seiner Antrittsvorlesung im Audimax II beleuchtete Prof. Dr. Stephan Freyer die entscheidenden Weichenstellungen in der frühen Projektphase. Unter dem Titel „Pathway, Product, Process: Warum Biotech-Prozesse oft scheitern – und manchmal nicht“ ging er aber auch auf ein eher unerwartetes Thema ein: Kommunikation.
Die TU Hamburg feierte mit der Antrittsvorlesung die bereits im Februar 2025 erfolgte Verleihung des Titels Professor nach § 17 des Hamburger Hochschulgesetzes an den Wissenschaftler. Mit Prof. Dr. Freyer pflegt die TUHH die Einbindung außergewöhnlich hoher Praxiskompetenz in die Lehre. Er blickt auf eine 32-jährige Karriere beim deutschen Chemiekonzern BASF zurück, wo er zuletzt als Direktor des Enzym-E2E-Prozesstransfers tätig war. In dieser leitenden Funktion entwickelte er industrielle Herstellungsverfahren für Enzyme und Mikroorganismen. Heute gibt er dieses Wissen als Honorarprofessor am Institut für Technische Biokatalyse der TUHH durch praxisnahe Lehrveranstaltungen weiter.
Vom Labor in die Großproduktion
Nach TU-Präsident Prof. Andreas Timm-Giel und dem Studiendekan Verfahrenstechnik, Prof. Johannes Gescher, sprach auch Institutsleiter Prof. Andreas Liese: „Die größte Herausforderung der industriellen Biotechnologie besteht nicht darin, einen Prozess im Labor zum Laufen zu bringen, sondern ihn zuverlässig, wirtschaftlich und nachhaltig in den Produktionsmaßstab zu überführen. Prof. Stephan Freyer hat diesen Weg über Jahrzehnte bei der BASF maßgeblich mitgestaltet. Von dieser einzigartigen Erfahrung profitieren unsere Studierenden ebenso wie die Forschung am Institute of Technical Biocatalysis.“
Fermentationsprozesse in der Biotechnologie seien hochkomplex und besäßen weitaus mehr Variablen als klassische chemische Synthesen, erklärte Prof. Dr. Stephan Freyer zu Beginn seiner Vorlesung. Aus diesem Grund scheiterten viele vielversprechende Entwicklungen am Übergang in die industrielle Praxis – eine Hürde, die auch als „Tal des Todes“ bekannt ist. Um diese kritische Lücke zwischen Labor und Industrieskalierung erfolgreich zu schließen, müsse ein Projekt vom Ziel her aufgerollt werden: Statt bei der Labormethode anzusetzen, habe die Entwicklung stets vom Kunden und dessen Problem auszugehen.
Verfahrenstechnisch berge die Fermentation klassische Entwicklungsfallen. Neben der „Screening-Falle“, bei der Laborergebnisse im Großmaßstab versagen, zählten dazu fehlerhafte Nährstoffzufuhren sowie variierende Sterilisationszeiten bei unterschiedlichen Behältergrößen. Jeder Behälter müsse daher als individueller Reaktor verstanden und vorausschauend modelliert werden.
Der Schlüssel heißt Kommunikation
Die größten Hindernisse auf dem Weg zur Großproduktion lägen laut Freyer jedoch oft gar nicht in der Biologie oder der Technik, sondern im „Terrain der Systeme“ innerhalb eines Unternehmens. Um diese Dynamiken zwischen verschiedenen Abteilungen zu beschreiben, schlug er eine Brücke zur Systemtheorie des Soziologen Niklas Luhmann. Während das biologische System im Reaktor auf Reproduktion basiere, funktionierten soziale Systeme – wie Unternehmensabteilungen – rein über Kommunikation. Da jedes System seine eigene Umwelt konstruiere, entstehe in den Köpfen schnell ein blockierendes „Wir-und-die“-Denken.
„Jedes System hat seine eigene Sprache“, betonte Freyer. „Du musst die richtigen Worte für die richtigen Systeme finden, um Resonanz zu erzeugen.“ In der Praxis bedeute das zu akzeptieren, dass man keine Nachrichten eins zu eins übertragen kann. Das Gegenüber konstruiere sich das Gesagte immer aus der Logik seines eigenen Systems heraus. Unklare Kommunikation sei daher einer der Hauptgründe für das Scheitern von Innovationsprojekten. Freyers Fazit war folglich unmissverständlich: „Kommunikation ist der Schlüssel zum Erfolg“.
