Grüne Technologie zur schnellen, einfachen und kostengünstigen Kultivierung von Mikroalgen für wertvolle Produkte
Die typischerweise in Süßwasser- und Meeressystemen lebenden Mikroalgen sind komplexe einzellige Organismen, die Proteine, Kohlenhydrate, Lipide, Vitamine sowie andere wertvolle Stoffwechselprodukte enthalten. Solche Verbindungen werden unter anderem in Gesundheitsprodukten, Lebens- und Futtermittelzusätzen sowie Kosmetik verwendet. Mikroalgen nutzen Photosynthese, um alle notwendigen Elemente zur Aufrechterhaltung ihres Stoffwechsels zu produzieren. Ihre Hauptenergiequelle ist Licht. Allerdings ist die Optimierung mehrerer Parameter notwendig, um ihre Produktion praktikabel und wirtschaftlich rentabel zu machen. So benötigen sie zum Beispiel große Mengen an Wasser, um zu wachsen, und es wird viel Energie benötigt, um die Biomasse vom Wasser zu trennen. Um dieses Problem anzugehen, untersuchte das Projekt VALUEMAG zukunftsweisende Lösungen für die Kultivierung und Ernte von Mikroalgen.
Das volle Potenzial von Mikroalgen ausschöpfen
Die Projektpartner schlugen eine Technologie für die Mikroalgenbranche vor, um hochwertige Biomoleküle auf eine erschwingliche und ökologische Weise zu produzieren und zu reinigen. „Wir haben eine neuartige und umweltfreundliche Lösung vorgestellt, um effizientere mikroalgenbasierte Bioraffineriesysteme zu geringeren Kosten zu bauen“, so VALUEMAG-Koordinator Evangelos Hristoforou. Insbesondere entwickelten sie ein magnetisches Photobioreaktorsystem (mPBR), das auf einem magnetischen Kegel und magnetischen Mikroalgen basiert. Dieses System ermöglicht eine drastische Senkung des Wasserverbrauchs und folglich der Energie bei der Zellernte. Ein Gewächshaus beherbergt das mPBR-System, um die Mikroalgen Licht auszusetzen, wodurch Unsicherheiten im Hinblick auf Kontamination, Temperatur und Feuchtigkeit minimiert werden. „Diese Innovationen werden zu einer bestmöglichen Kultivierung führen, die Produktivität der Biomasse verbessern sowie die Kosten für die Biomassenproduktion erheblich senken“, so Hristoforou weiter.
Ein neues Konzept für effizientere Mikroalgen-Bioraffinerien
Zusätzlich zur Kultivierung extrahierte und verwertete das VALUEMAG-Team wertvolle Verbindungen aus Mikroalgen. Zum Beispiel extrahierten Teammitglieder mit der höchstmöglichen Ausbeute das Molekül (Astaxanthin), das zahlreiche Anwendungen für die Gesundheit hat und viel Wert auf dem Markt bietet. Unter Verwendung ausgewählter Stämme von Mikroalgen wurden die Naturstoffe mittels überkritischem CO2 extrahiert. Um die Menge an Treibhausgasen und die Kosten für die Biomasse weiter zu senken, wurden das CO2 aus den Transformationsprozessen sowie das Wasser recycelt und zur Verbesserung der Wachstumsrate der Mikroalgen verwendet.
Frischhaltung von Gemüse mit Mikroalgen
Eine weitere wichtige Errungenschaft war die antimikrobielle Wirkung von Mikroalgenextrakten auf frisches Gemüse. Wenn es nicht mit Chemikalien behandelt wird, leidet die Qualität von frischem Gemüse. Die Ergebnisse zeigten, dass Mikroalgenextrakte einen völlig natürlichen Schutz gegen den Verderb von Gemüse bieten können. Durch das Besprühen von frischem Gemüse mit Mikroalgenextrakten wurden verschiedene Bakterien und Mikroben eliminiert. Das Gemüse blieb länger frisch, wodurch sich die Haltbarkeit verbesserte. „VALUEMAG-Innovationen haben das Potenzial, die Effizienz und Umweltverträglichkeit moderner Bioraffinerien zu erhöhen, indem sie die Kosten der Lebensmittelproduktion senken und die Ernährungssicherheit erhalten“, schließt Hristoforou. „Letztendlich wird die europäische Mikroalgenbranche wettbewerbsfähiger werden, da es keine Pilotanlage oder hochmoderne Bioraffinerie gibt, die magnetische Nanotechnologie zur Kultivierung von Mikroalgen nutzt.“ VALUEMAG erhielt Fördermittel vom Gemeinsamen Unternehmen für biobasierte Industriezweige, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der EU und der Industrie.
Schlüsselbegriffe
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