Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Leuchtstoffen das Sonnenlicht für die Algenzucht optimieren

25.06.2013
Materialforscher der Universität Jena entwickelt mit Kollegen hocheffektiven Algenreaktor

Für manche Menschen sind Algen nur die Ursache für die Verschmutzung der Aquarienglasscheiben. Aber Algen sind inzwischen auch in großem Umfang als Nutzpflanzen, Biomasselieferanten, Kohlendioxidspeicher sowie als bioverträgliche Grundlage für Nahrungsergänzungsmittel, Kosmetika und Pharmazeutika im Einsatz.


Prof. Dr.-Ing. Lothar Wondraczek mit einem Versuchsaufbau in einem Labor im Otto-Schott-Institut für Materialforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Ihm ist es gemeinsam mit Kollegen gelungen, durch Materialveränderungen effizientere Algenreaktoren zu entwickeln.
Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

Doch gerade die Zucht jener Algen, die in Kosmetika oder Pharmazeutika eingesetzt werden, ist oft aufwendig und teuer. Forschern der Universitäten Jena und Erlangen-Nürnberg, des Jenaer Instituts für Photonische Technologien und des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung ist es jetzt gelungen, durch Materialveränderungen effizientere Algenreaktoren zu entwickeln. Ihre Forschungsergebnisse sind heute (25.06.) in der renommierten Online-Fachzeitschrift „Nature Communications“ erschienen (DOI: 10.1038/ncomms3047).

Algen werden heutzutage für ihre industriellen Anwendungen in Photobioreaktoren, sogenannten Algenreaktoren, kultiviert. In diese Reaktoren wird Kohlendioxid und Sonnenlicht durch Photosynthese in Sauerstoff oder andere Gase sowie pflanzliche Biomasse umgewandelt. Die in der Natur perfekt funktionierende Methode ist im Reaktor bei weitem nicht so effizient.
Das Team um den Jenaer Materialforscher Prof. Dr.-Ing. Lothar Wondraczek hat nun einen Reaktor entwickelt, in welchem ein Teil des einfallenden Sonnenlichts so umgewandelt wird, dass seine spektralen Eigenschaften dem Lichtbedarf der Algen besser angepasst sind. Die Materialforscher setzen dabei auf das Prinzip, nach dem die für die Photosynthese verantwortlichen grünen Farbstoffe der Pflanze rotes Licht effizienter nutzen können. Sie haben Leuchtstoffe, wie sie beispielsweise aus modernen Fernseh-Displays bekannt sind, so in den Reaktor integriert, dass der grüne Lichtanteil in Rotlicht umgewandelt wird. Der Reaktor ist dabei ähnlich dünn wie ein Solarpanel und kann beispielsweise in Dächer oder Fassaden integriert werden. Glas dient hier als Substrat, auf das die Leuchtstoffe kristallinen Ursprungs aufbeschichtet werden. „Glas spielt in derartigen hochwertigen Reaktoren vor allem aufgrund seiner Langzeitbeständigkeit, seiner optischen Eigenschaften und seiner Umweltverträglichkeit eine entscheidende Rolle“, betont Wondraczek. Ob ihre Forschung auch in der Praxis funktioniert, das haben die Material-Experten an der Blutregenalge „Haematococcus pluvialis“ getestet. „In unserem Reaktor wächst sie schneller und produziert mehr Sauerstoff“, fasst Prof. Wondraczek das positive Ergebnis zusammen.

„Das Reaktorkonzept ist aber nicht allein dafür gedacht, Biomasse zu erzeugen“, erläutert der Wissenschaftler von der Universität Jena die möglichen Anwendungen. „Hauptziel unserer Arbeiten ist vor allem die biologische Synthese von Feinchemikalien, zum Beispiel für biologische Farbstoffe, Nahrungsergänzungsmittel oder Kosmetika“, erläutert Wondraczek und ergänzt: Zudem sei das Konzept gerade für Gegenden mit, im Vergleich zum sonnenverwöhnten Süden, geringerer Sonneneinstrahlung geeignet. Ein weiterer Vorteil der Innovation: Sie ist in geschlossenen Räumen – im Weltall oder unter künstlicher Beleuchtung – anwendbar.

Seine wissenschaftliche Zukunft sieht Prof. Wondraczek aber nicht im Reaktorenbau. Er erforscht glasbasierte Flachbett-Reaktoren und beschäftigt sich aktuell damit, „das Photonenmanagement in den Reaktoren zu optimieren“. Dafür werden an seinem Lehrstuhl neue Werkstoffe und funktionelle Beschichtungen, aber auch Konzepte zur verbesserten Steuerung des Lichteinfalls entwickelt.

Original-Publikation:
Lothar Wondraczek, Miroslaw Batentschuk, Markus A. Schmidt, Rudolf Borchardt, Simon Scheiner, Benjamin Seemann, Peter Schweizer, Christoph J. Brabec: Solar spectral conversion for improving the photosynthetic activity in algae reactors. Nature Communications, DOI: 10.1038/Nncomms3047, http://www.nature.com/naturecommunications

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Lothar Wondraczek
Otto-Schott-Institut für Materialforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Fraunhoferstr. 6
07743 Jena
Tel.: 03641 / 948504
E-Mail: lothar.wondraczek[at]uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Metamaterial: Kettenhemd inspiriert Physiker
19.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Additiv gefertigte Verklammerungsstrukturen verbessern Schichthaftung und Anbindung
19.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

19.01.2017 | Verfahrenstechnologie

Kieler Forscher koordiniert millionenschweres Verbundprojekt in der Entzündungsforschung

19.01.2017 | Förderungen Preise

Neue CRISPR-Methode enthüllt Genregulation einzelner Zellen

19.01.2017 | Biowissenschaften Chemie