Die Forschungsgruppe „Algenbiotechnologie“ beschäftigt sich damit, algenbasierte Produktionssysteme zur Herstellung von Plattformchemikalien als Rohölersatz zu entwickeln. Dazu designen und evaluieren wir verschiedene Kultivierungssysteme sowie neuartige Bioreaktoren für Mikroalgen. Mithilfe der so entwickelten Systeme untersuchen wir biotechnologische Produktionsansätze auf ihre Machbarkeit und technische Umsetzung. Ergänzend dazu liegt ein weiterer Schwerpunkt der Gruppe auf der Grundlagenforschung in verschiedenen Bereichen der Algenphysiologie.

Mehrere Röhrchen mit Chlamydomonas reinhardtii wachsen in einem Bioreaktor. Foto:Antonia Schad
(Foto: Antonia Schad)

Unsere Forschungsaktivitäten

“New Green Chemistry” ist ein neuartiger Ansatz mit Hilfe der Photosynthese organischen Kohlenstoff zu produzieren ohne dabei Biomasse zu bilden. Der organische Kohlenstoff kann dann als industrieller Rohölersatzstoff oder als Energieträger genutzt werden. Der Vorteil des biomassefreien Ansatzes ist die deutlich höhere erzielbare Effizienz vom Photon bis zum Produkt und der nahezu vollständige Verzicht auf energiereiche oder nur begrenzt verfügbare Pflanzennährstoffe. In Mikroalgen wird der photosynthetisch gebildete organische Kohlenstoff in dem neuen Ansatz als Glykolat ausgeschieden, das z. B. unter anaeroben Bedingungen direkt zu Methan fermentiert werden kann. In einem zweite Projekt werden über genetische Kreuzungen Hochleistungsstämme für die Glykolatproduktion hergestellt und über Crosslinking phototrophe Biofilme aufgebaut mit dem Ziel Algenbiofilme als katalytische Oberflächen zu betreiben.

Kieselalgen oder Diatomeen gehören zu den ökologisch erfolgreichsten Vertretern der Phytoplankton- /Mikroalgen und spielen eine maßgebliche Rolle für den globalen Kohlenstoffkreislauf und die Sauerstoffproduktion. Um sich den rasch ändernden Lichtverhältnissen ihrer aquatischen Umwelt effektiv anpassen zu können, benötigen diese spezielle Photorezeptoren, welche eine gezielte physiologische Reaktion der Zelle initiieren können. Aureochrome sind eine neu beschriebene Gruppe von Photorezeptoren, die durch Blaulicht aktiviert werden und als Transkriptionsfaktoren möglicherweise direkt die Genexpression beeinflussen.

In diesem Projekt sollen mit Hilfe von Knock Out-Stämmen verschiedener Aureochrome des Modellorganismus Phaeodactylum tricornutum die Funktionen von Aureochromen untersucht werden, um somit Einblicke in das genetische und metabolische Netzwerk zu erlangen, das für eine dynamische Lichtanpassung von Diatomeen notwendig ist.

  • Kontakt: Dr. Swetlana König
    Gefördert durch: Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur, Tourismus - SMWK

Apfeltrester ist der Rückstand bei der Apfelsaft- und Apfelwein-Herstellung, welcher durch das Pressen von Äpfeln entsteht. Hauptsächlich besteht Apfeltrester aus grobem Fruchtfleisch aber auch aus Apfel-Stielen, -Haut und -Kernen. Da Trester nicht kontinuierlich im Jahresverlauf als Nebenprodukt anfällt, ist dessen Nutzung als Ausgangsstoff für marktfähige Produkte erschwert.

Das vorliegende Projekt hat die sequentielle Wertsteigerung von Apfeltrester zum Ziel. Wertgebende Inhaltstoffe, welche dabei besonders im Fokus stehen sind Monosaccharide (v.a. Fructose, Glucose, Saccharose), Polysaccharide (Cellulose, Pektin, Hemicellulose, Stärke), sowie Polyphenole.

Im Rahmen des Projektes werden die Extraktion der enthaltenen Polyphenole, die Nutzung des Cellulose-/Hemicellulose-Anteiles als Substrat/Induktor zur Produktion cellulolytischer und hemicellulolytischer Enzyme sowie die biologische Umwandlung des Apfeltrester-Hydrolysates in Aceton-Butanol-Ethanol (siehe Abbildung) untersucht.

Dieses Vorhaben ist ein Verbundprojekt unter Beteiligung folgender Projektpartner: der Universität Santiago de Compostela (Spanien), dem Sächsischen Institut für Angewandte Biotechnologie (SIAB e.V.), dem Institut für Nichtklassische Chemie (INC) der Universität Leipzig sowie der Obst-Kontor Natursaft Sachsen GmbH & Co. KG.

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