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Kostengünstige Lösung für verbesserte Gärung

Obwohl belegt ist, dass Ultraschallbestrahlung die Gärung vorantreibt, ist die Aufrüstung bestehender Bioreaktoren auf die neuesten Standards oder der Bau neuer Reaktoren mit hohen Kosten verbunden. Um dieses Problem zu umgehen, entwickelten EU-geförderte Wissenschaftler ein Ultraschallsystem, das leicht an bestehende Bioreaktoren angeschlossen werden kann.
Kostengünstige Lösung für verbesserte Gärung
Bioreaktoren, also Reaktoren, in denen chemische Stoffe mithilfe von Stoffwechsel- und Katalyseaktivitäten lebender Zellen reagieren, werden bereits weitläufig in der Pharmaindustrie, in der Lebensmittelverarbeitung, der Abwasserreinigung und in Sektoren der Biotechnik eingesetzt. Die Gärung von Wein basiert seit hunderten, wenn nicht gar tausenden von Jahren auf diesem Prinzip.

Durch die von der Gesetzgebung zur Genetik vorgegebenen, strengen Vorschriften, die die Verwendung von Mikroorganismen regeln, sah sich die europäische Bio-Fermentationsindustrie in ihrem Versuch, eine Leistungssteigerung zu bewirken, schon vor so manche große Herausforderung gestellt.

Die Ultraschallstimulierung wurde bereits erfolgreich eingesetzt, um die Stoffwechselproduktivität von Mikroben sowie Pflanzen- und Tierzellen in Bioreaktoren zu erhöhen. Da die erhöhte Aktivität eine drastische Kostensenkung und Zeitersparnis mit sich bringen kann, ist sie von großer Bedeutung für die Forschung.

Gärungsprozesse, ein Gebiet von besonderem industriellen Interesse, wiesen eine erhöhte Ethanolproduktion bei Hefe auf, wenn sie schwachen Ultraschallstimuli ausgesetzt waren. Die Installation von Ultraschallgeräten in bestehende Reaktoren ist jedoch recht kostspielig.

EU-Wissenschaftler riefen das Projekt "Advanced manufacture of industrial bio-products by activated fermentation process" (Bioferm) ins Leben, um die Ultraschallbehandlung über Bypass-Systeme (also Systeme, die keine Installation im Reaktor selbst erfordern) zu ermöglichen und so eine optimale und kosteneffektive Aktivierung von Biomasse zu erwirken.

Hierzu entwickelten sie ein einfaches, universales Systemdesign, das eine kosteneffektive Nutzung in jedem Maßstab ermöglichen sollte.

Feldversuche mit dem System-Prototyp brachten recht vielversprechende Ergebnisse. Angewandt auf die Weingärung, zeigte die Bestrahlung mit Ultraschallwellen einen positiven Effekt auf die Gärungsdauer und den Zuckergehalt des Endprodukts. Zusätzlich fanden sich mögliche Einsatzgebiete in der Abwasserreinigung, Fischzucht sowie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

Angesichts der einfachen Installation, den geringen Kosten und der bewiesenen erhöhten Gärungsaktivität, gab es bereits zum Zeitpunkt des Abschlussberichts Verhandlungen über die kommerzielle Nutzung.

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