Landmark 2/3

Nach dem ersten Auswahlverfahren wurden die, nach den Ergebnissen der Mikroplatten-Versuche geeignete Mikroalgen experimentell in Kleinkulturen kultiviert, um die Nährstoffaufnahme unter verschiedenen Kulturbedingungen zu messen (Bild 5). In diesen Experimenten wurden die Kulturen mit diffusem Tageslicht (Sonnenlicht) beleuchtet, um festzustellen, ob die Mikroalgen auch ohne zusätzliche Beleuchtung wachsen können. Der Ein­fall von Sonnenlicht auf die Kulturen war abhängig von der Wolkenbedeckung und dem Sonnenstand. Er war auf 45 bis 90 Minuten pro Tag begrenzt. Die Nutzung des Sonnenlichtes ist ein wichtiges Projektziel, um den Prozessenergiebedarf für die Mikroalgenproduktion zu minimieren. Am Ende der Versuchsreihen wurde die Mikroalge Nannochloropsis salina, eine kugelige Eustigmatophyceae mit hohen Anteilen an wertvollen Zellinhaltsstoffen, für die weiteren Untersuchungen ausgewählt. Diese Mikroalge wird in der Aquakultur zum Beispiel für die Aufzucht von Futterorganismen, Rotatorien (Rädertiere) und Artemia (Salinenkrebs), benutzt.

Bild 5: Zwei Mikroalgenarten in experimenteller Kultur. Die Kulturen wurden hauptsächlivh mit diffusem Tageslicht beleuchtet. Das Wachstum wurde mit einem an der HTW entwickelten Sensor kontinuierlich gemessen. Eine Weiterentwicklung des Sensors wird heute in den experimentellen Photobioreaktoren verwendet.


 

Parallel zu den ersten Ergebnissen der Laboruntersuchungen wurden die weiterführenden Experimente geplant (Bild 7) und die experimentellen Anlagen konstruiert und aufgebaut. Mit kleinen Versuchsaufbauten wurden spezielle konstruktive Details erarbeitet: Ein zentrale Fragestellung war zum Beispiel die konstruktive Auslegung und Automatisierung der Biomasserückhaltung (Trennapparat 4, Bild 7). Dadurch, dass im Prozesswasser des primären Fluid-Kreislaufs die Nährstoffkonzentrationen gering gehalten werden, damit sie von den Fischen toleriert werden können, stehen für die Produktion in Photobioreaktoren nur geringe Nährstoffmengen zur Verfügung. Das bedeutet, dass nur, wenn der Prozesswasser-Volumenstrom zum Photobioreaktor eine gewisse Größe hat, dichte Biomassen mit Nährstoffen versorgt werden können. Ein großer Volumenstrom würde aber gleichzeitig die Mikroalgen aus dem Bioreaktor herausspülen, sodass eine Biomasserückhaltung notwendig ist, bevor das Prozesswasser in den primären Kreislauf zurückgeführt wird. In Bild 6 ist ein Versuchsaufbau gezeigt, der einen kontnuierlichen Betrieb der Mikroalgenkultur über mehrere Wochen ermöglichte. Das Filtrat (Prozesswasser) wurde zur Rückspülung der keramischen Membran benutzt, sodass kein zusätzliches Spülwasser benötigt wird. Die auf der Oberfläche gebildete Algenmatte wurde durch einen rigiden Luftstrom gelockert und in einem zweiten Schritt mit Prozesswasser abgespült.

 

Bild 6: Vorversuch zur Biomasserückhaltung in Photobioreaktoren. Die keramische Mikrofiltrationsmembran (3C Membrane AG) in einer Algenkultur während des Rückspülvorgangs.

1 [2] 3


Labor Aquakultur

Forschungshalle Völklingen

Telefon 06898/4480791

Prof. Dr. Uwe Waller

htw saar
Goebenstraße 40
66117 Saarbrücken
Bioprozesstechnik, Aquakultur
Raum 2105
t +49 681 58 67 - 416


Dr. Anneliese Ernst

htw saar
Goebenstraße 40
66117 Saarbrücken
Mikrobiologie, Molekularbiologie und Sensortechnik
Raum 9004
t +49 (0)681 58 67 - 404
f +49 (0)681 58 67 - 414