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Real-time non-invasive characterization and selection of oil-producing microalgae at the single-cell level

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Algen — erneuerbare Energiequellen

Manche Algen bestehen, mehr noch als Palmen oder Sonnenblumen, zu einem großen Teil aus Öl. Dies macht Algen zu einer potenziellen Alternative für die großflächige Herstellung von Biokraftstoffen. Neue Technologien zur Optimierung der Ölgewinnung könnten sich erheblich auf das EU-Programm für erneuerbare Energien auswirken.

Energie

Abgesehen davon, dass Algen Öl produzieren, weisen diese hohe Wachstumsraten auf und treten mit anbaubaren Nahrungsmitteln nicht in Konkurrenz um Ackerland. In wirtschaftlicher Hinsicht ist allerdings eine Maximierung des Ölanteils von essenzieller Bedeutung. Das Potenzial von Algenöl als Biokraftstoff ist vor allem auf den Sättigungsgrad dessen Fettsäuren zurückzuführen, wobei der Jodgehalt hierfür als Indikator dient . Je höher der Jodgehalt, desto niedriger die Sättigung und desto weniger sind die Algen als Biokraftstoff geeignet. Im Rahmen des Projekts "FUEL MAKING ALGAE" entwickelten von der EU finanzierte Forscher eine Methode zur Überwachung, Bewertung und Kategorisierung einzelner Zellen in vivo und in Echtzeit. Im Mittelpunkt standen der zellulare Metabolismus und Metaboliten wie auch die Optimierung von Photobioreaktorbedingungen. Die Wissenschaftler verwendeten hochmoderne Raman-Pinzetten und Raman-Spektroskope, um einzelne Algenzellen zu isolieren und deren Jodgehalt zu bestimmen. Es wurde ein chemometrisches, multivariates Matlab-Analyseprogramm zur Durchführung einer Spektralanalyse entwickelt. Mikrofluidische Kanäle zur Zellisolierung und -analyse entstanden unter Verwendung von "Soft Lithography"-Methoden. Die am "FUEL MAKING ALGAE"-Projekt beteiligten Forscher entwickelten und testeten ein Gerät zur Kategorisierung der Algen, das auf Raman-Pinzetten und mikrofluidische Chips zurückgreift. Des Weiteren demonstrierten die Forscher, dass es ihnen möglich war, den Fett-/Jodgehalt in einzelnen Algenzellen in Echtzeit, in vivo und nicht invasiv zu bestimmen. Die Technologie hat ein großes Potenzial, die Fettproduktion in Algen zu steigern. Sie kann verwendet werden, um Algen zu erkennen, die von Natur aus viel Fett produzieren und um Ernährungs- oder Anbaubedingungen, wie bspw. physiologische Belastungen, Lichteinstrahlung oder Kohlenstoffverfügbarkeit, zu modifizieren. Eine großflächige Implementierung könnte dafür sorgen, dass eine große Ansammlung kleiner Organismen einen positiven Beitrag zur globalen Energiesicherheit und zum Klimawandel leistet.

Schlüsselbegriffe

Algen, erneuerbare Energie, Öl, Biokraftstoff, Jod, einzelne Zellen, in vivo, Echtzeit, Bioreaktor, Raman-Pinzetten, Spektroskopie, Mikrofluidik, Lithographie, Energiesicherheit, Klimawandel

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