Mikroalgen – ein Rohstoff der Zukunft?

Mikroalgen haben ein enormes Potenzial in der industriellen Biotechnologie. Sie sind ein wichtiger Rohstoff für Nahrungsmittel, Medikamente und viele andere Anwendungen. Im Vergleich zu Bakterien und Pilzen spielen sie trotzdem noch eine untergeordnete Rolle. Die wirtschaftliche Nutzung dieser Organismen scheitert bisher vor allem an zu hohen Produktionskosten durch die etablierten Verfahren. Ein Team um den Algenforscher Prof. Dr. Michael Melkonian von der Universität zu Köln zeigt nun in der Fachzeitschrift Trends in Biotechnology die Umsetzung einer innovativen Technologie, welche die Herstellung von Produkten aus Mikroalgen wirtschaftlich deutlich attraktiver machen könnte.

Eine Grundlage hierzu bilden langjährige Forschungsarbeiten zur Entwicklung von Photobioreaktoren, die Lichtenergie durch Photosynthese in Biomasse umwandeln. Der sogenannte „Porous Substrate Bioreactor“ (PSBR), auch als Twin-Layer System bekannt, nutzt ein neuartiges Prinzip zur Trennung von Algen und flüssigem Nährmedium durch eine poröse Reaktoroberfläche, auf der die Mikroalgen in Biofilmen festgehalten werden. Das Besondere an diesem neuen Verfahren ist die dadurch bedingte, bis zu hundertfache Verringerung der im Prozess benötigten Flüssigkeitsmengen gegenüber einer Kultivierung in Suspensionen nach dem Stand der Technik. Durch das PSBR-Verfahren können Energie und Ressourcen eingespart und das Portfolio an kultivierbaren Algen signifikant erweitert werden.

Derzeitige Erfolge in der PSBR- Entwicklung und das in den letzten Jahren gestiegene Interesse an dieser Technologie könnten ein Umdenken im Hinblick auf die zukünftige Konzeption von Photobioreaktoren in der Mikroalgen-Biotechnologie signalisieren.

Die Anwendungen von Mikroalgen sind vielfältig: Mikroalgen sind traditionelle Quellen von Proteinen und Kohlenhydraten, sie können aber auch zur nachhaltigen Produktion von natürlichen Pigmenten und Antioxidantien wie zum Beispiel Beta-Karotin und Astaxanthin eingesetzt werden. Auch mehrfach ungesättigte Fettsäuren, üblicherweise aus Fischöl gewonnen, werden von Mikroalgen synthetisiert. Außerdem können aus Algen pharmazeutische Wirkstoffe wie antivirale und anticancerogene Substanzen entwickelt werden. In der Umweltbiotechnologie werden darüber hinaus derzeit Konzepte erarbeitet, um Mikroalgen zur Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff aus Abwässern einzusetzen und über biologischen Dünger in den Nährstoffkreislauf zurückzuführen.

Literatur
B. Podola, T. Li, M. Melkonian, Porous substrate bioreactors - a paradigm shift in microalgal biotechnology? Trends in Biotechnology (2016)

Quelle
Universität zu Köln