Algenbiotechnologie

Die Photosynthese ist als einziger Bioprozess in der Lage, mit Sonnenlicht als Energiequelle und Kohlenstoffdioxid als C-Quelle Biomasse aufzubauen. Für eine stoffliche oder energetische Nutzung photosynthetisch hergestellter Biomasse eignen sich Mikroalgen besonders gut, da die einzelligen phototrophen Organismen das Sonnenlicht effizienter ausnutzen können als höhere Pflanzen. Mikroalgen produzieren eine Vielzahl chemischer Grundstoffe wie Vitamine, Fettsäuren oder Carotinoide mit einem hohen Wertschöpfungspotenzial für die Pharma-, Nahrungsmittel-, Futtermittel-  und die Kosmetikindustrie.

Die Arbeitsgruppe Algentechnik am Fraunhofer IGB entwickelt Prozesse für die maßgeschneiderte Herstellung verschiedenster Produkte aus Mikroalgen und Cyanobakterien in Flachplatten-Airlift-Reaktoren vom Labor- bis zum Pilotmaßstab. Im Vordergrund aktueller Forschungsvorhaben steht die Verbesserung der Produktivität und Biomasseausbeute auch unter Nutzung von Abgas-CO₂ und Flüssiggärresten. 

Für eine Erhöhung der Wertschöpfung aus Algenbiomasse untersuchen wir die Gewinnung verschiedener funktioneller Inhaltsstoffe aus Algenbiomasse: Carotinoide wie Fucoxanthin und Astaxanthin, die Omega-3-Fettsäure EPA als polares Glycolipid oder Proteine und Triglyceride für die Produktion von Lebensmitteln, Futtermitteln, Kosmetika, Agrarchemikalien, Biopolymere und als Ausgangsstoffe für biobasierte Polymere. Hierzu setzen wir auch neue Aufarbeitungstechnologien ein, wie beispielsweise die Extraktion von Carotinoiden und Omega-3-Fettsäuren, einen Zellaufschluss mittels Druckwechseltechnologie sowie die Extraktion mit sub- oder überkritischen Fluiden.

Durch die gezielte Prozessführung können die funktionellen Inhaltsstoffe mit hohem Gehalt bis in den Pilotmaßstab erzeugt werden. In unseren Gewächshaus- und Freilandanlagen am Fraunhofer CBP können wir die Aufarbeitung von Algeninhaltstoffen für Biomassen im 100-kg-Maßstab sowie die Überprüfung von Produktionsprozessen im Pilotmaßstab durchführen.

• Screening nach Mikroalgen und Cyanobakterien mit verschiedensten Eigenschaften und Inhaltsstoffen
• Entwicklung photoautotropher Prozesse vom Labor- bis zum Pilotmaßstab für Mikroalgen und Cyanobakterien in Flachplatten-Airlift-Reaktoren
• Verfahrensoptimierung zur Verbesserung der Produktivität und Biomasseausbeute auch unter Nutzung von Abgas-CO2 und Flüssiggärresten
• Entwicklung und Anpassung von Steuerungssoftware für die Algenproduktion im Freiland
• Entwicklung von Verfahren für die Isolierung, Frak­tio­nie­rung und Aufreinigung von Algeninhaltsstoffen unter möglichst vollständige Verwertung der verschiedenen Fraktionen
  
• Auftragsproduktion von Algenbiomasse mit definierter Zusammensetzung im 100-kg-Maßstab