Pflanze wächst schneller 26.06.2013, 09:48 Uhr

Optimierter Algenreaktor fängt rotes Licht besser ein

Materialforscher aus Jena und Erlangen-Nürnberg konnten einen Algenreaktor optimieren, mit dem Algen für Pharmazeutika und Kosmetika jetzt einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können. 

Versuchsaufbau in einem Labor im Otto-Schott-Institut für Materialforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Durch  Materialveränderungen konnten effizientere Algenreaktoren entwickelt werden.

Versuchsaufbau in einem Labor im Otto-Schott-Institut für Materialforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Durch  Materialveränderungen konnten effizientere Algenreaktoren entwickelt werden.

Foto: Universität Jena

Wir kennen Algen oftmals nur aus dem See oder dem Meer, wo sie sich an Baumstämmen und Steinen festsetzen. Doch sie werden als Nutzpflanzen, als Speicher für Kohlendioxid und Lieferant für Biomasse benötigt. Außerdem liefern sie mehr und mehr die Grundlage für Nahrungsergänzungsmittel, Kosmetika und Arzneimittel. Daher werden sie in sogenannten Algenkulturen gezielt gezüchtet.

Materialforscher der Universität Jena und Erlangen-Nürnberg haben jetzt einen neuen Algenreaktor entwickelt, in dem diese Pflanze schneller und kostengünstiger als bisher wachsen kann.

Algenreaktor ähnelt Solarpanel

Dafür integrierte das Team um den Jenaer Materialforscher Professor Dr.-Ing. Lothar Wondraczek spezielle Leuchtstoffe in den Algenreaktor, die heutzutage auch in Fernseh-Displays vorkommen. Als Substrat verwenden sie Glas. „Glas spielt in derartigen hochwertigen Reaktoren vor allem aufgrund seiner Langzeitbeständigkeit, seiner optischen Eigenschaften und seiner Umweltverträglichkeit eine entscheidende Rolle“, erklärt Wondracezek. Auf das Glas schichteten die Forscher Leuchtstoffe kristallinen Ursprungs. So kann das einfallende Sonnenlicht besser umgewandelt werden und die spektralen Eigenschaften passen sich dem Lichtbedarf der Algen optimaler an.

Die Wissenschaftler nahmen sich die Natur zum Vorbild. Dort funktioniert die Methode der Photosynthese perfekt. Pflanzen benötigen für die Photosynthese die grünen Farbstoffe, um das rote Licht effizienter zu nutzen. Kohlendioxid und Sonnenlicht werden durch die Photosynthese in Sauerstoff oder andere Gase in pflanzliche Biomasse umgewandelt. So arbeitet auch der Algenreaktor des Materialforschers, der die Natur nachahmt. Er wandelt einen Teil des einfallenden Sonnenlichts so um, dass es von den Algen noch besser aufgenommen werden kann.

Am Beispiel der Blutregenalge „Haematococcus pluvialis“ konnte der neue Algenreaktor getestet werden und lieferte ein positives Ergebnis. Die Algen wuchsen schneller und produzierten mehr Sauerstoff als bisher.

System auch im Weltall einsetzbar

Die industrielle Herstellung von Algen erfolgt heutzutage in Photobioreaktoren, den Algenreaktoren.  Dies sind geschlossene, jedoch lichtdurchlässige, Behälter wie beispielsweise Tanks, Plastiksäcke oder Glaszylinder, die mit einer Lichtquelle ausgestattet sind. Offene Behälter bergen die Gefahr, mit anderen Organismen kontaminiert zu werden. Da kein Austausch mit der Atmosphäre stattfinden kann, wird der Photobioreaktor mit CO2 und Nährstoffen versorgt. In diesen Reaktoren werden das Kohlendioxid und das Sonnenlicht durch Photosynthese in Sauerstoff oder andere Gase und pflanzliche Biomasse umgewandelt.

„Hauptziel unserer Arbeiten ist vor allem die biologische Synthese von Feinchemikalien, zum Beispiel für biologische Farbstoffe, Nahrungsergänzungsmittel oder Kosmetika“, erläutert Wondraczek und erklärt ergänzend, dass das Konzept gerade für Gegenden mit geringer Sonneneinstrahlung geeignet ist. Der neue Algenreaktor ist sogar in geschlossenen Räumen, im Weltall oder unter künstlicher Beleuchtung anwendbar.

  • Petra Funk

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