Algen-Monitoring und Nutzung von Mikroalgen für die Pigmentgewinnung (EUProfil)
Drittmittelprojekt mit Industriebeteiligung

Prof. Dr. rer. nat. Jörg-Uwe Ackermann

Im Gegensatz zu Sonden für pH-Wert und Sauerstoffgehalt in Flüssigkeiten gibt es leider für die Bestimmung von Biomasse kein universelles Messprinzip. Es wurden optische Sensoren, die Impedanzspektroskopie und Sensoren für Rückwärtsstreulicht eingesetzt. Wir konnten zeigen, dass ein neu entwickeltes Gerät für Schüttelkolben über das Prinzip der Rückwärtsstreuung auch für Pflanzenzellsuspensionen eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse wurden mit der Firma PreSens Precision Sensing GmbH veröffentlicht (Scherhag et al., 2017). Eine weitere Veröffentlichung gemeinsam mit der TU Dresden und der FH Wädenswil (Schweiz) ist in Vorbereitung.

Seit einigen Jahren befassen wir uns mit der Nutzung von Mikro­algen. Hier gewinnt neben der Messung der Zellzahl auch die Kenntnis der Entwicklung von Zellgröße und Größenverteilung an Bedeutung. Diese Parameter sind ein einfacher Ausdruck für die Differenzierung der Algen. Mit den Kompetenzen der Arbeitsgruppe von Prof. Grischek soll für diese Bestimmungen die Methode der Durchflusszytometrie (DCM) Anwendung finden.

Die DCM kann auch für das Monitoring von z.B. Talsperrenwasser eingesetzt werden zur schnellen „Online-Analyse“ von Algen und Cyanobakterien im Talsperrenwasser. Die klimatischen Verände­rungen führen zu steigenden Temperaturen von Oberflächen­gewässern, was wiederum zu einer vermehrten Algenblüte und der Bildung von Cyanobakterien führt. Da die Trinkwassergewinnung in Sachsen zu etwa 40% aus Oberflächengewässern erfolgt (Besonderheit von Sachsen, Anteil in Deutschland nur ca. 13%), ist dies somit ein regionales Problem. Die Algenentwicklung kann durch das neue mikrobiologische DCM- Online-Verfahren frühzeitig erkannt werden. Somit ist es möglich, schneller auf die sich ändernden mikrobiologischen Veränderungen in Trinkwassertalsperren zu reagieren. Der Vorteil liegt darin, dass die Online-DCM selbst geringste mikrobiologische Veränderungen im Wasser erkennbar macht, noch lange bevor dies mikroskopisch ermittelt werden kann. So können frühzeitig Entnahmehorizonte angepasst und die günstigste Rohwasserqualität zur Trinkwasser­aufbereitung gewährleistet werden. Durch diese Information kann die Wasseraufbereitung im Wasserwerk an die neue Rohwasser­qualität angepasst werden, dies spart Kosten und Ressourcen.

Mikroalgen führen einerseits zu Problemen in der Trinkwasser­versorgung, können aber auch für die Prozesswasserreinigung in der Lebensmittelproduktion genutzt werden. Ein Projekt zur Reinigung des Prozesswassers eines Lebensmittelherstellers unter heterotrophen Bedingungen und Lichtabwesenheit unter Nutzung einer Mikroalge konnte mit der Firma MINT Engineering GmbH erfolgreich bearbeitet werden. Gegenwärtig wird die Entwicklung dieser Mikroalge unter phototrophen Bedingungen (einschließlich Maßstabsvergrößerung) untersucht. Gemeinsam mit der Firma MINT Engineering GmbH wird ein Technologietransferprojekt erarbeitet und soll von der SAB gefördert werden.

Das Projekt „Algen-Monitoring und Nutzung von Mikroalgen für die Pigmentgewinnung“ soll die geplanten Untersuchungen zum Transfer der heterotrophen zur autotrophen Lebensweise und der dazu notwendigen Metabolismusumstellung der Alge unterstützen. Unter photoautotrophen Bedingungen bildet die untersuchte Alge Phycocyanin, ein Antennenpigment der Photosynthese. Dieser blaue Farbstoff hat mit Lebensmittelzulassung einen durchschnitt­lichen Peis von 150-300 $/kg, als hochreiner Fluoreszenzmarker wird er sogar mit über 10.000 $/kg verkauft. Ziel ist es, den Firmen MIRONTELL und MINT das gesamte Konzept der schnellen heterotrophen Algenproduktion für die Prozesswasserreinigung und der Phycocyaninproduktion unter phototrophen Bedingungen anbieten zu können. Schließlich ist eine Ausweitung der Technologie auf andere Anwendungsfälle in Sachsen vorgesehen.


SMWK

MINT Engineering GmbH, Dresden

01.04.2019 bis 31.12.2019