Kultivierung von Mikroalgen
Photobioreaktoren mit Mehrwellenlängen-LED-Beleuchtung — das Lichtspektrum wird zum Prozesshebel für Wachstum und biochemische Zusammensetzung, mit optionaler Airlift-Mischung für sanfte, gleichmäßige Kultivierung.
Die Herausforderung
Mikroalgen wandeln Licht und CO₂ in Biomasse um, die reich an Lipiden, Pigmenten und mehrfach ungesättigten Fettsäuren ist — Rohstoffe für Aquafutter, Nutrazeutika und Bioenergie. Doch Licht ist gleichzeitig Energiequelle und die am schwersten zu beherrschende Variable: mit steigender Dichte beschatten sich die Zellen selbst, und verschiedene Arten absorbieren über ihre Photosynthesepigmente (Chlorophylle, Carotinoide) unterschiedliche Wellenlängen. Das richtige Spektrum in der richtigen Intensität gleichmäßig durch eine dichte Kultur zu bringen, ist das zentrale ingenieurtechnische Problem.
Zudem sind viele hochwertige Stämme scherempfindlich: die Mischung, die Zellen im Licht und CO₂ in Lösung hält, muss sanft genug bleiben, um sie nicht zu beschädigen.
Die angewandte VINCI-Technologie — LED-Photobioreaktor
Die Referenztechnologie ist ein Photobioreaktor mit Mehrwellenlängen-LED-Beleuchtung, sodass das Lichtspektrum zu einem regelbaren Prozessparameter wird statt zu einer festen Bedingung.
- Einstellbares Spektrum als Prozesshebel. LEDs geben bestimmte, regelbare Wellenlängen ab, die auf die Pigmentabsorption eines Stammes abgestimmt werden können; besonders das blaue und das rote Band gelten verbreitet als biomassefördernd, während Spektrumverschiebungen die Zellzusammensetzung (Lipide, Pigmente) lenken [1][2].
- Hohe Effizienz, geringe Wärmeentwicklung. LEDs bieten eine höhere Energiewandlungseffizienz und geringere Wärmeabgabe als Leuchtstofflampen und lassen sich flexibel in Photobioreaktorgeometrien mit innerer oder äußerer Beleuchtung integrieren [2][3].
- Airlift-Mischung optional. Für scherempfindliche Stämme sorgt eine Airlift-Konfiguration für sanfte, rührerfreie Zirkulation, die die Zellen zwischen Licht- und Dunkelzonen bewegt und das CO₂ gleichmäßig verteilt.
- Bioflex™-Steuerung. Simulation des Tagesrhythmus: Licht, pH, Temperatur und CO₂-Dosierung auf einer einzigen automatisierten, auditierbaren Plattform, vom Labor bis zum Pilotmaßstab.
Von der Forschung bis zur Produktion, eine Plattform
Dieselben Parameter und Bioflex™-Rezepte begleiten Sie von der Laborbank in den Industriemaßstab und senken das Transferrisiko zwischen den Stufen.
In-situ sterilisierbare Bioreaktoren und Fermenter für F&E
BioSIP-Serie.
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In-situ sterilisierbare Bioreaktoren und Fermenter für Pilot und Produktion
BioFerm-Serie.
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In-situ sterilisierbare Bioreaktoren und Fermenter im Großmaßstab
Bioreaktoren nach Maß.
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Die folgenden Zahlen sind Literaturreferenzen, die den Hebel des Lichtspektrums veranschaulichen — keine Ergebnisse von VINCI oder seinen Kunden.
- Das Spektrum steuert die Biomasse. Licht, bei dem die Mehrzahl der Photonen zwischen ~520 und 630 nm liegt, gilt als günstig für das Mikroalgenwachstum, und blaue sowie rote Wellenlängen liefern die besten Biomassezuwächse [1].
- Das Spektrum steuert die Zusammensetzung. Die Wahl der LED-Wellenlänge verschiebt messbar die Biomasse und die Lipid-/Pigmentzusammensetzung über Mikroalgenarten hinweg — und ermöglicht produktorientierte Kultivierung [2][3].
- Geringere Energie- und Wärmelast. LED-Beleuchtung senkt Energieverbrauch und Wärme gegenüber herkömmlichen Leuchtstofflampen und verbessert die Energiebilanz des Photobioreaktors [2][3].
Wissenschaftliche Quellen
- Algae Research — LEDs: shining a light on microalgae growth in photobioreactors
- Herald Open Access — LED illumination for enhanced growth and cellular composition in three microalgae
- Effect of different light sources on algal biomass and lipid production in internal LED-illuminated photobioreactor (ResearchGate)
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