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Mein Algenbioreaktor
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Mein Algenbioreaktor

Ich beschäftige mich schon seit einiger Zeit mit der Kultivierung von Mikroalgen (Flüssigkulturen) und habe nun eine etwas grössere Anlage gebaut, welche ich hier, zusammen mit verschiedenen Versuchen vorstellen möchte.

Vor einemeineinhalb Jahren habe ich in der Schule von einem Kollegen eine kleine Probe Algensuspension und geeigneter Dünger bekommen und habe die kleinen (den lateinischen Nahmen muss ich nochmals erfragen, es handelt sich um eine stark ölproduzierende Sorte einzelliger Algen) dann in Erlenmeyerkolben kultiviert. Nun habe ich ein grösseres Zuchtgefäss gebaut, um eine grössere Menge dieser Algen kultivieren zu können, und werde dann auch einige Versuche zu dessen Verarbeitung machen.
Auch möchte ich noch Algen aus verschiedenen Gewässern isolieren und reinzuchten herstellen, da habe ich noch viele Ideen...

Da ich den Dünger, den ich damals bekommen hatte (ich glaube das war ein NPK-Volldünger mit Spurenelementen) nun aufgebraucht habe möchte ich nun verschiedene Düngermischungen (und eventuell auch fertige Dünger) ausprobieren, um den kleinen ein Optimales Biotop zu bieten. Ich habe nun ein erster Versuch im grossen Zuchtgefäss gestartet mit einer Nährlösung die sich wie folgend zusammensetzt:

20 l Hahnenwasser
10 g Kaliumdihydrogenphosphat
10 g Ammoniumnitrat
3 Spatel Magnesiumsulfat Heptahydrat
1 Sp.Sp. Natriummolybdat
1 Sp.Sp. Eisen(II)-sulfat
1 kl.Sp.Sp. Cobalt(II)-sulfat Heptahydrat
1 kl.Sp.Sp. Kupfer(II)-sulfat Dihydrat
1 kl.Sp.Sp. Mangan(II)-chlorid Dihydrat
1 kl.Sp.Sp. Zink(II)-chlorid


Links den Reaktor, bestehend aus einem Plexiglasrohr, welches ich mit Dichlormethan auf eine Plexiglasplatte geklebt habe (Fassungsvolumen 20 l). Rechts davon steht die Solarzelle, die die Energie für die Luftpumpe bereitstellt. Der Reaktor und die Solarzelle bekommen nun einen sonnigen Platz auf dem Balkon, damit die kleinen schön gedeihen...


Unten in der Bodenplatte befindet sich ein Kugelhahn und ein Anschluss für die Luftzufuhr.


Die Luftpumpe besteht aus einer einfachen Membranpumpe, bei der ich den Motor ausgetauscht habe, damit sie mit 12-24 Volt läuft.


Das ist es vorers auch schon, vielleicht hat noch jemand ein Tip oder ein verbesserungsvorschlag, der Reaktor usw. ist noch in der Experimentierphase, ich habe auch schon Ideen für eine vollautomatische Zuchtanlage, wo die Zelldichte gemessen wird, um ab einer bestimmten Dichte dann automatisch ein Teil der Algen abfiltriert wird...

LG
Lithiumoxalat

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Algen müssen was ganz tolles sein .... Very Happy . Du hast sicher gesehen, daß iTim sich auch schon damit beschäftigt hat (-> Algenzucht). Der hat offenbar eine ähnliche Nährlösung angesetzt wie Du. A propos - wie viel ist ein Spatel voll Magnesiumsulfat? Es gibt sehr verscheidene Spatelgrößen!

Aber ich gestehe frei, daß ich den Zweck, Grünalgen in 20-Liter-Tanks zu züchten nicht ganz verstehe. Klär uns mal auf, was du weiter damit verfolgst.

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Finde auch, dass es interessantes Projekt ist. Wink 20 Liter ist schon bisserl mehr als Labormaßstab - eher schon Technikumsmaßstab....

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Zitat:
Algen müssen was ganz tolles sein

Algen sind berühmt dafür, dass sie viele heutige Probleme lösen, beispielsweise als Energiepflanzen. Das hat einen gewissen "Hype" ausgelöst und deswegen ist es natürlich immer aktuell sich mit Algen und deren Zucht zu befassen.

Außerdem produzieren sie einzigartige Sekundärmetaboliten, die definitiv sehr interessant sind.
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Xyrofl hat Folgendes geschrieben:
Algen sind berühmt dafür, dass sie viele heutige Probleme lösen, beispielsweise als Energiepflanzen. Das hat einen gewissen "Hype" ausgelöst und deswegen ist es natürlich immer aktuell sich mit Algen und deren Zucht zu befassen.

Außerdem produzieren sie einzigartige Sekundärmetaboliten, die definitiv sehr interessant sind.

Welche denn?

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Microcystine, Saxitoxin, Anatoxin A und Anatoxin a(S), BMAA und viele andere mehr. Aber nur wenn man "Algen" weiträumig definiert und auch Blaualgen mit einbezieht auch wenn es eigentlich Bakterien sind.
Außerdem gibt es Algen, die große Mengen an Lipiden und Oligoterpenen synthetisieren und deswegen extrem spannende Biomassequellen sind, weil die Biomase zu großen Anteilen aus Kohlenwasserstoffen besteht und somit daraus Kraftstoffe gewonnen werden können, die den erdölbasierten Kraftstoffen sehr ähnlich sind.
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Der grosse Massstab habe ich gewählt, um eine grössere Menge Algen zu züchten (mein Ziel ist ca. 1 kg trockengewicht). Ich möchte aus den Algen dann das Öl gewinnen, bzw. die Algen auch direkt verbrennen, denn sie brennen aufgrund des hohen Ölgehalts ziemlich gut. Aus dem Algenöl kann man benzinähnliche Treibstoffe herstellen, die mit den gleichen verbrennungsmotoren in mechanische Kraft umgewandelt werden kann, wie wir sie heute überall einsetzen. Dies bringt den Vorteil, dass man die gesammte Verkehrsinfrastruktur nicht neu erfinden muss. Es gibt auch die möglichkeit die Algen (noch im feuchten Zustand) im Hochdruckautoklaven mit hilfe eines Katalysators in ein, dem Erdöl ähnliches Stoffgemisch umzuwandeln, was insbesondere zur Kunststoffherstellung inderessant ist. Es gibt auch Algensorten die eine grössere Menge Stärke produzieren, und natürlich noch die Kieselalgen, die einfach schön zum anschauen sind Very Happy .
Bei meinen ersten Verbrennungsversuchen ist mir aufgefallen, dass eine sehr grosse menge Asche zurückbleibt (im Vergleich zur Holzverbrennung), welche sich mit dem Brenner zu farblosen glasklaren Perlchen zusammenschmelzen lässt. Vermutlich besteht diese Asche hauptsächlich aus einem Gemisch von Kalium- und Magnesiumphosphat/carbonat.

Ich weiss 1 Spatel bzw. 1 Spatelspitze ist eine ungenaue Angabe, aber mir ist gerade meine genaue Waage verstorben und ich weiss ja noch, mit welchem Spatel ich das gemessen habe. Die Mischung ist sowieso noch nicht optimal, wenn ich dann die richtige Mischung ermittelt habe übersetze ich dann die Spatelangaben in das genaue Gewicht Smile .

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Um für Serienversuche kleine Substanzmengen abzumessen schlage ich vor, davon (jeweils) eine Stammlösung in geeigneter Konzentration anzusetzen. Von diesen Lösungen lassen sich dann Aliquote in handhabbarer Größe entnehmen und so schwer abwiegbare Mengen der gelösten Substanzen einmesen. Die Angabe "Spatel...spitze" unterliegt einer recht großen Interpretations- und Streubreite. Das System ist allerdings beim geübten Experimentator trotzdem erstaunlich konsistent, solange er gut Mengen und Volumina schätzen kann.

Mir fällt auf, daß die Rezeptur kein Calcium enthält. Wird das als "im Leitungswasser enthalten" vorausgesetzt? Ansonsten scheinen die meisten Spurenelemente berücksichtigt worden zu sein.


Die Zusammensetzung der Asche sollte den Verbrauch an den jeweiligen Nährstoffen repräsentieren. Die optimale Konzentration der jeweiligen Nährstoffe kann jedoch durch physiologische Besonderheiten anders liegen, da manche Nährstoffe ihre gegenseitige Aufnahme behindern oder fördern können. Du solltest auch den pH-Wert im Nährmedium überwachen und bei Bedarf mit einer Änderung der verwendeten Nährsalze (Ammonium, Nitrat oder Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat) gezielt gegensteuern. Ein limitierender Faktor könnte der Kohlenstoff sein, der laut Beschreibung über die Zuluft eingetragen wird.


Eine andere Frage ist die "Wandhaftung" der Algen. In optischen Sensoren mit Durchlaufküvette könnte das zur Verfälschung der Messwerte führen. Über einen gewissen Zeitraum kann man sich bestimmt mit einer regelmäßigen Nullpunktbestimmung mit Klarwasser behelfen, sollte aber dessen Absolutwerte ebenfalls beobachten.

Auch die Reinheit der Kultur könnte durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt werden. Hier müßte man regelmäßig eine Reinzuchtlinie unter sterilen Bedingungen nachzüchten. Eventuell lassen sich dabei auch spontane Mutationen erkennen und auslesen. So manche Mutation könnte interessant sein, wenn sie wachstumsfreudiger ist als der Durchschnitt. Für den Bioireaktor sind natürlich planktisch lebende Klone besser geeignet als zur Sesshaftigkeit veranlagte. Letztere würden sich am "Platz an der Sonne" festsetzen und dadurch den Rest in den Schatten stellen.
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Das Calcium dachte ich mir, wird im Hahnenwasser genügend vorhanden sein. Ich habe aber noch nicht optimale Bedingungen, denn die Algen setzen sich über Nacht als flockiger Niederschlag zu boden. Den ph-Wert kann ich bis jetzt leuider nur mit normalem ph-Papier (1-14) messen, was nicht sonderlich genau ist. Allerdings sieht die Frarbe des ph-Teststreifens beim Test des Reaktorinnhalts gleich aus, wie beim Test meiner Vorzucht (in einem Erlenmeyerkolben), welcher noch den Dünger von meinem Kollegen enthält. Trotzdem wachsen diese im Erlenmeyerkolben viel besser und bleiben auch über Nacht in der Suspension. Auch aufgefallen ist mir, dass die Algen besser gedeihen, wenn sie nicht zu verdünnt angesetzt werden.


LG
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