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ePaper created 2015-12-15, 10:53:20 | version 1.43.00
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ UFZ-Newsletter | Dezember 2015 3 Biofilme als stabile Biokatalysatoren Ebenso wichtig wie die zellbiologische Forschung ist die Entwicklung der biotech- nologischen Verfahrenstechnik. Denn die Cyanobakterien sollen in einem Bioreaktor ihre Arbeit über lange Zeit, kontinuierlich, stabil und mit hoher Produktivität ausüben und dabei nach Möglichkeit nur wenig wach- sen. Wuchernde Bakterienkulturen können rasch zu Verstopfungen der Reaktionsräume führen. Getestet werden deshalb transpa- rente Röhren, sogenannte Mikroreaktoren, in die Sonnenlicht einstrahlt und die von einem Wasser-Luft-Gemisch durchflossen werden. Damit die Cyanobakterien nicht fortlaufend weggespült werden, sollen sie in natürlich immobilisierten Biofilmen in den Röhren leben. Biofilme sind aufgrund ihrer natürlichen Robustheit sehr potente Katalysatoren, welche auch unter schwierigen Produktions- bedingungen – dazu zählen Schwankungen des pH-Werts, der Kontakt mit organischen Lösungsmitteln oder starke Scherkräfte, die etwa durch Rührwerke entstehen – stabile Produktivitäten zeigen. Für diverse Reak- tionen mit nicht-photosynthetisierenden Bakterien wurde dieses Biofilm-basierte Reaktionskonzept bereits erfolgreich angewendet. Nun gilt es, dieses Wissen auf Cyanobakterien zu übertragen und an großtechnische Systeme anzupassen. „Läuft alles nach unseren Vorstellungen, könnten (Foto: André Künzelmann, UFZ) Cyanobakterien Grafik: noonox media Cyanobakterien wandeln über die Photosynthese Lichtenergie in biologische Energie um. In diesem Prozess wird Wasser gespalten und die dabei freiwerdende Energie in „biologische Energie“ in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gebunden. Diese wird u. a. für den Aufbau von Biomasse aus Kohlendioxid (Kohlenstoff-Fixierung) verwendet. Ziel der Forscher ist, dieses natürliche System zu einem Wasserstoff- und Wertstoff- Produzenten weiterzuentwickeln. Kohlendioxid CO2 H2 Biomasse Wasserstoff H2 O Wasser Produkte (Wertstoffe) Energie ATP Photosynthese PSII PSI Kohlenstoff- Fixierung Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ UFZ-Newsletter | Dezember 20153