Hightech-Lebensraum für optimale Kultivierung

(Stuttgart) - Die Subitec GmbH aus Stuttgart setzt mit der Serienfertigung von standardisierten Kultivierungsmodulen neue Maßstäbe in der industriellen Produktion von Mikroalgen. So wie bereits vor 20 Jahren, als das Spin-off des Fraunhofer-Instituts bahnbrechende Verfahrenstechniken zur Mikroalgenkultivierung auf den Markt brachte. Heute stehen die Anlagen aus der <a href="https://www.bioregio-stern.de/de">BioRegion STERN</a> weltweit in Forschungslaboren und in Produktionshallen. Das jüngst entwickelte CM180-Kultivierungsmodul ist das nächste Kapitel in der Geschichte des Pioniers der Mikroalgenzüchtung und stärkt dessen Position im wichtigen Biotech-Sektor. Denn in diesem Bereich steigt die Nachfrage nach Produktionssystemen, welche die hohen Anforderungen an gleichbleibender Qualität und planbarer Quantität der Mikroalgen erfüllen können. Bereits zwei der Module sind verkauft und auf dem Weg zu einem Kunden in Tunesien. Mikroalgen betreiben wie Bäume Photosynthese und sind evolutionäre Wunderwerke: Vor rund 2,4 Milliarden Jahren waren die Vorläufer der Mikroorganismen an der Entstehung der sauerstoffreichen Atmosphäre unseres Planeten beteiligt. Und auch heute noch haben Mikroalgen eine Schlüsselfunktion im Sauerstoff- und Kohlenstoffkreislauf der Erde. Schätzungen zufolge tragen sie zu rund der Hälfte der weltweiten biologischen Kohlenstofffixierung bei und spielen damit eine wesentliche Rolle bei der Regulierung des Erdklimas. Auch Industrie und Forschung haben die mikroskopisch kleinen Lebewesen und ihr riesiges Potenzial für sich entdeckt. Sie eignen sich aufgrund ihrer wertvollen Inhaltsstoffe für vielfältige Anwendungen von Nahrungsergänzungsmitteln über kosmetische Produkte und Arzneimittel bis hin zur Abwasserbehandlung. Mikroalgen zu züchten sei allerdings keine Raketenwissenschaft, meint Gregor Weber. Damit stapelt der Subitec-Geschäftsführer ziemlich tief angesichts der beeindruckenden Konstruktion der Anlage, die hinter ihm steht. In dem neu entwickelten Kultivierungsmodul CM180, das ungefähr so groß ist wie zwei aufeinandergestellte Kleinbusse, steckt enorm viel Know-how und Ingenieurleistung. Kern des Kultivierungsmoduls bildet der Flat-Panel-Airlift-Photobioreaktor (FPA), der vor über 20 Jahren gemeinsam mit dem Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Verfahrenstechnik IGB entwickelt wurde. Der aus durchsichtigem Kunststoff bestehende FPA bietet alle Voraussetzungen, damit Mikroalgen sich optimal vermehren: viel Licht und konstant zirkulierendes Wasser durchströmen die Indoor-Anlage. Das gelingt mit speziell entwickelten Growlight-LEDs, über die ideale, individuell einstellbare, Lichtverhältnisse geschaffen werden und winzige Luftbläschen sorgen für einen gleichmäßigen CO2-Eintrag in die Kulturlösung sowie für eine optimale Durchmischung. "In unserem CM180-Modul haben wir 30 FPA-Photobioreaktoren hintereinander aufgereiht und somit fünf Kubikmeter Wasser wie in Scheiben geschnitten, die von beiden Seiten mit Licht beleuchtet werden. Als Ergebnis haben wir auf nur 16 Quadratmetern Stellfläche die photosynthetische Oberfläche maximal erhöht", erklärt Gregor Weber die technische Innovation. "Damit bieten wir eine optimale Kultivierungsumgebung, die auf engem Raum nahezu jede Mikroalge effizient produziert." Noch während der Entwicklung des Moduls gab es den ersten Auftrag. Dafür wurden in der Produktionshalle von Subitec für einen Kunden in Tunesien zwei Kultivierungsmodule der CM180-Serie montiert. An ihrem zukünftigen Bestimmungsort werden sie mit einer photosynthetischen Oberfläche von je 285 Quadratmetern jährlich etwa vier Tonnen Biomasse herstellen können. Daraus werden dann die gewünschten Hochwertstoffe gewonnen. Die Mikroalge, auf die es das tunesische Biotechunternehmen Water Spirit abgesehen hat, heißt Haematococcus pluvialis. Wenn sie Stress ausgesetzt wird, in diesem Fall Licht mit hohem Rotanteil, beginnt sie Astaxanthin zu produzieren. Dieser natürliche, rötlich-violette Farbstoff, der beispielsweise Flamingos rosa werden lässt, gehört zu der Xanthophyll-Klasse der Carotinoide. "Astaxanthin ist sozusagen eine hochpotente Karotte, eines der stärksten natürlichen Antioxidantien", erklärt Weber. "Als Nahrungsergänzungsmittel wirkt es gegen Entzündungen und stärkt zudem auch die Sehkraft und die Herz-Kreislauffunktion." Kein Wunder also, dass ein Kilogramm des begehrten Stoffes mehrere tausend Dollar kostet - natürlich nur, wenn das Produkt unter strengsten hygienischen Bedingungen kontaminationsfrei und mit gleichbleibender Qualität hergestellt wurde. Genau diese Voraussetzungen erf&