Entwicklung eines Schüttgutbioreaktors für die aerosolgesteuerte Produktion phototropher Biofilme auf Füllkörpern

Phototrophe Biofilme bieten ein enormes Produktionspotential. Insbesondere im Zusammenhang mit einer oberflächenassoziierten Kultivierung terrestrischer Cyanobakterien als Biofilme wird eine Vielzahl noch unbekannter antimikrobiell wirkender Substanzen vermutet. Um dieses Potenzial auszuschöpfen, ist die Weiterentwicklung der Produktionstechnologie essenziell. In der vorliegenden Arbeit wurde, durch die Verwendung von Füllkörpern als Aufwuchskörper, ein Ansatz zur Erhöhung der volumenbezogenen Kultivierungsoberfläche für die phototrophe Kultivierung untersucht, um die Effizienz emerser Produktionssysteme zu erhöhen. Anhand verschiedener Füllkörper wurden essenzielle Füllkörpereigenschaften für die phototrophe Kultivierung, insbesondere die Lichtverteilung, Aerosolversorgung und Biofilmansiedlung, untersucht. Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen wurden Anforderungen an geeignete Füllkörper definiert, die Eignung existenter Füllkörper beurteilt und ein Füllkörper zur Entwicklung eines aerosolgesteuerten Kultivierungssystems ausgewählt. Beruhend auf den Eigenschaften des ausgewählten Füllkörpers und den Anforderungen an den emersen Produktionsprozess, wurde ein für die Verwendung von Füllkörpern konzipierter Schüttgutbioreaktor im Labormaßstab entwickelt und optimiert. Hierzu wurde ein erster Prototyp des Bioreaktorsystems konstruiert und mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren hergestellt, sowie das Prozesskonzept durch Untersuchungen validiert. Basierend auf dem ersten Prototyp wurde iterativ ein optimiertes Bioreaktorsystem für die aerosolgesteuerte Produktion von phototrophen Biofilmen auf Füllkörpern entwickelt, welches den Ausgangspunkt für ein Up-Scaling darstellt.