Chlorella vulgaris, nicht nur Modellorganismus sondern auch Teil möglicher Lösungen
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Chlorella vulgaris ist schon lange in aller Munde, als Nahrungs(ergänzungs)mittel, wie auch als Gegenstand von Forschung und Entwicklung im Rahmen von:
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Die Technik-Garage beschäftigen die Möglichkeiten wissenschaftlich-technischer Lösungen allgemeiner Probleme in Gesundheit, Umwelt und Medizin. Während der letzten Jahre kursierten Schlagzeilen zu „Mikroplastik“(https://www.youtube.com/watch?v=Uo_04JXGPFM oder https://www.quarks.de/umwelt/muell/fakten-zu-mikroplastik/) und „Plastikmüll in Meeren“ (https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen/muell-im-meer) in den Titeln der Medien. Während über die Verwendung von beispielsweise Mikroplastik als Inhaltsstoff in von Kosmetik Hersteller und Konsumenten entscheiden, scheint das Umgebinde von Kosmetika ähnlich den Plastiktüten, Folien und anderen Gegenständen unvermeidlich entweder gesammelt und thermisch behandelt (Neudeutsch für verbrannt) werden oder als Mikroplastik den Kreislauf der Stoffe bereichern zu müssen.
Wer Kunststoffe nur nach ihrer Entstehung aus Öl beziehungsweise nachwachsenden Rostoffen einordnen will, differenziert möglicherweise die weitere Folge des Produktlebenszyklus nicht korrekt. Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen können ebenso langsam und über Mikroplastik abgebaut werden wie Kunststoffe aus erdölbasierter Produktion wie diese Drucksache über biologisch abbaubare Kunststoffe des Bundestages erklärt. Überblick in Buchform: „Handbook of Biodegradable Polymers“ von C. Bastioli
Ziele
Mit dem Algenprojekt verfolgt die Technik-Garage nicht nur ein einzelnes Ziel. Algen können eine sehr effiziente Art sein, Biomasse herzustellen. Effizient ist Biomasse insbesondere, wenn all ihre Bestandteile nutzbar sind. Zur Zeit interessiert bei der Weizenernte vor allem das Korn. Halm, Blätter und Wurzel sind ungenutzte Biomasse. Algen wie Chlorella sollen zur Herstellung von Biodiesel eingesetzt werden. Würde nur Biodiesel gewonnen, käme es allein auf die Lipide der Algen an und Protein-, Kunststoff- und Kohlenhydratanteil wären mehr oder weniger nutzbarer Reststoff.
Technische Lösungen können den Aufwand für die Algenernte minimieren und die effiziente und nahrungsmittelkonforme Trennung der erreichen. Durch die gleichzeitige und effiziente Nutzung der 3 Hauptkomponenten der Algen (Protein, Lipid, Polyhydroxyalkanoate (PHA)) wird die für die Produktion von Algen verfügbare Sonnenernergie sowie das eingesetzte Wasser effektiver genutzt und die Gesamtproduktionskosten können sinken. Die Gesamtproduktionskosten können nur sinken, wenn die Verfahrens zur Reinigung / Gewinnung des jeweiligen Rohstoffs einander nicht stören. Hier ist technische und wissenschaftliche Innovation angebracht.
Produktionswasser kann ein wesentlicher Kostenfaktor werden, wenn Reinheitsansprüche und Produktsicherheit zu befreidigen sind. Medikamentenrückstände, Verunreinigung durch Ammonium oder Nitrate im Brauchwasser stellen möglicherweise Hindernisse bei der Nutzung der produzierten Algenbiomasse oder deren Produkte als Nahrungsmittel dar. Die Festlegung von Grenzwerten kontaminierender Stoffe im Rohwasser auf Konzentrationen, die die Zulassung im Fertigprodukt nicht gefährden, erfordern Studien zur Verstoffwechselung der möglichen Kontaminanten.
Speziell die Herstellung der PHA bedarf der näheren Optimierung der Wachstumsbedingungen mit ihren Lichtphasen sowie Sauerstoff- und Stickstoffversorgung der Algen, diese Parameter beeinflussen die Kettenlängen der Polymere wie auch deren Menge. Um den Gesamtprozess optimieren zu können, gilt es, seine Teilschritte zu beherrschen.
Review: Microbial Degradation of SyntheticBiopolymers Waste
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Degradation and Recycling of Films Based on Biodegradable Polymers: A Short Review.
Compostability of Bioplastic Packaging Materials: An Overview
Abbau von Thiamphenicol
Biodegradation and metabolic fate of thiamphenicol via Chlorella sp.
Kokulturen mit NH4-abbauenden Bakterien erhöht die Kohlenwasserstofffixierung von Chlorella
Ernte und Aufarbeitung
Bio-refinery of Chlorella sorokiniana with pulsed electric field pre-treatment
Harvesting of Microalgae by Flocculation
Harvesting of microalgae Chlorella vulgaris using electro-coagulation-flocculation in the batch mode