Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Seit langem ist bekannt, dass Purpurbakterien im Licht aus reduzierten C-Quellen Wasserstoff freisetzen. Im Vorhaben AZ 00905 der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurden erste Versuche unternommen, diesen Prozess auch technisch umzusetzen. Dabei wurde festgestellt, dass vor einer technischen Anwendung noch gekl\u00e4rt werden muss, wie die Standzeiten der Bakterienkulturen zu verl\u00e4ngern sind. Au\u00dferdem sollte genauer untersucht werden, wie sich die Bakteriendichte im Reaktor steigern l\u00e4sst, und ob sich so ein positiver Effekt auf die Produktivit\u00e4t ergibt. Weiterhin sollte eine Methode entwi-ckelt werden, mit der die Sonneneinstrahlung mit und ohne Farbfilter quantifiziert werden kann.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie angewandten Methoden wurden im Wesentlichen im Vorhaben AZ 00905 beschrieben.
\nEs wurden Rhodobacter capsulatus-Kulturen verwendet. Als C-Quelle wurde Lactat eingesetzt und mit Glucose verglichen.
\nEin Schwerpunkt der Arbeiten lag auf Versuchen, die dazu dienen sollten, die Standzeiten zu verl\u00e4ngern. Da festgestellt worden war, dass die Lichtfarbe einen nicht unwesentlichen Einfluss auf die Standzeit der Bakterien hat, wurde ein Schwerpunkt der Arbeiten darauf gelegt, die Auswirkungen verschiedener Farbfilter zu untersuchen. Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energietechnik in Freiburg wurde hierzu ein Messger\u00e4t entwickelt.
\nDer zweite Schwerpunkt wurde auf die Untersuchungen zur Stickstoffversorgung gelegt.
\nDa aus der Literatur bekannt ist, dass die Art der Stickstoffquelle eine gro\u00dfe Rolle bei der Produktivit\u00e4t spielt, wurde vermutet, dass auch bei den Standzeiten die Art der Stickstoffversorgung eine Rolle spielt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In Laborversuchen wurde mit Folien und optischen Farbfiltern nachgewiesen, dass im Wesentlichen Wellenl\u00e4ngen >550 nm f\u00fcr die Wasserstoffproduktion verantwortlich sind, und dass kurzwelliges Licht sich besonders bei verg\u00e4rbaren Kohlenstoffquellen sch\u00e4dlich auswirkt. Mit einem einfachen gr\u00fcnen Folienfilter konnte die spezifische Produktivit\u00e4t bei glucosehaltigem Substrat um 50 % gesteigert werden, obwohl durch die Plastikfolie auch photosyntheserelevante Wellenl\u00e4ngen im Rot- und Infrarotbereich abgefangen werden. Auf den geplanten Prozess im Plattenreaktor \u00fcbertragen bedeutet dieses Ergebnis, dass kurzwelliges Licht durch Filter abgefangen oder f\u00fcr andere Energieumwandlungsprozesse zug\u00e4nglich gemacht werden kann. Es wurde nachgewiesen, dass eine Zellanreicherung vor allen Dingen bei hohen Lichtintensit\u00e4ten sinnvoll ist, um auch in kleinen Schichtdicken das Sonnenlicht weitgehend zu nutzen. Geplant war, die Flockulation der Zellen auszunutzen, um die Zellen im Reaktionsraum zu im-mobilisieren und durch einfache Zellr\u00fcckhaltung anzureichern. Die Ergebnisse weisen aber darauf hin, dass die Flockulation im Hell- \/ Dunkelrhythmus als Zellr\u00fcckhaltemethode wenig geeignet ist, da sich die Organismen im Dunkeln absetzen, wenn keine Wasserstoffbl\u00e4schen aufsteigen und daher keine Str\u00f6mung im Reaktor herrscht. Durch die gegenseitige Abschattung der Bakterienflocken beginnt die Wasserstoffproduktion im Licht nur schleppend, was zu einer verz\u00f6gerten Suspendierung und zu hohen Produktionseinbu\u00dfen f\u00fchrt. Hier m\u00fcssen neue M\u00f6glichkeiten zur Immobilisierung gefunden werden. Es bietet sich besonders an, die Neigung zur Adh\u00e4sion der Zellen an Oberfl\u00e4chen auszunutzen. Eine wichtige Aufgabe bleibt die Verl\u00e4ngerung der Halbwertszeit der Mikroorganismen. Durch eine Verminderung der Stickstoffkonzentration im Zulauf konnte die Produktivit\u00e4t der Zellen zwar deutlich gesteigert und die Halbwertszeiten erh\u00f6ht werden; f\u00fcr einen technischen Einsatz sind die Ergebnisse aber noch nicht ausreichend. Hier sollte unter Umst\u00e4nden auf andere St\u00e4mme zur\u00fcckgegriffen werden, die laut Literatur Standzeiten von drei Monaten haben.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Arbeit wurden auf der Hannover-Messe 1995 vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Abschlie\u00dfend kann gesagt werden, dass vor einer m\u00f6glichen Umsetzung noch folgende Themen bearbeitet werden m\u00fcssen: Die fl\u00e4chige Immobilisierung, die Verl\u00e4ngerung der Standzeit, die Verf\u00fcgbarkeit von reduzierten C-Quellen f\u00fcr den Prozess, die Lichts\u00e4ttigung und eine str\u00f6mungstechnische Untersuchung zum Plattenreaktor. Bisher ist kein Argument bekannt, das gegen die Machbarkeit des Prozesses sprechen w\u00fcrde.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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