Next Generation Biofilm - die "Rose von Jericho" der Biotechnologie

Der Umwelt-Campus Birkenfeld ist an einem Verbundprojekt zur Entwicklung eines emersen Photobioreaktors beteiligt. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt wird kooperativ an mehreren Hochschulen und Universitäten bearbeitet und bezieht sich auf die Ziele der Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 im Handlungsfeld „Nachwachsende Rohstoffe industriell nutzen“. Die Lebensmittelproduktion und Energie- sowie Wertstoffproduktion treten zunehmend in Konkurrenz (Teller-oder-Tank-Problematik). Eine der großen Zukunftsherausforderungen ist somit, die wachsende Nachfrage nach Nahrungsmitteln sowie Energie- und Wertstoffen bei geringem Ressourcenverbrauch von Agrarfläche, Energie und Wasser nachhaltig bereit zu stellen. Dabei kommen der nachhaltigen Produktion von Proteinen (Eiweiße), Lipiden (Fetten) und Kohlenhydraten (Zucker & Polysaccharide) durch Cyanobakterien, Mikroalgen oder Pflanzen zentrale Bedeutungen zu.

Cyanobakterien beherbergen z.B. einen enormen Pool an nachwachsenden Biopharmazeutika und Feinchemikalien. Dieses Potential wird jedoch kaum erschlossen, da bisherige Produktionsverfahren zu energie- und ressourcenintensiv sind. Demgegenüber nutzt das vorliegende Projektvorhaben erstmals photosynthetisierende austrocknungstolerante Biofilme (terrestrische Cyanobakterien) zur Wasserdampf-gesteuerten Produktion von bakteriellen Polysacchariden und Farbstoffen. Hierbei kommt eine ressourcen- und energieeffiziente Verfahrenstechnik zum Einsatz, die mittels einer neuartigen emersen Photobioreaktor-Generation (ePBR) verwirklicht wird.

Die nachfolgende Abbildung zeigt einen ersten Prototyp des emersen Photobioreaktors. Dieser wurde federführend von den Hochschulen Kaiserslautern und Augsburg entwickelt.

In einem nächsten Schritt erfolgt am Umwelt-Campus Birkenfelds die Weiterentwicklung und Skalierung des Prototyps auf eine industriell nutzbare Anlage. Die Aufgaben erstrecken sich von der Konzeptfindung bis hin zur Entwicklung und dem Bau von Prototypen. Aktuell werden verschiedene Konzeptideen zur technischen Umsetzung der Kernfunktionen der Anlage ausgearbeitet, als Prototypen umgesetzt und die Funktionalität bewertet.

Kontakt

Hochschule Trier
Umwelt-Campus Birkenfeld

Institut für Betriebs- und Technologiemanagement (IBT)
Postfach 1380
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