Mikroalgen in Glas einschließen

Bielefeld (fhb). Sie sind mikroskopisch kleine Multitalente: Mikroalgen könnten die Lösung für viele Probleme der Menschheit bieten. Dennoch muss noch viel geforscht werden, um ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Einen Beitrag dazu leistet Dr. Vanessa Homburg, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik der Fachhochschule (FH) Bielefeld. Sie widmete ihr Promotionsprojekt einer neuartigen Methode, mithilfe derer die Algen in Glas eingeschlossen werden. Sie konnte zum ersten Mal nachweisen, dass die Mikroalge „Chlamydomonas reinhardtii“ in diesem Material wächst und Bio-Wasserstoff produziert – der als Energieträger der Zukunft auch eine Alternative zu fossilen Brennstoffen sein kann.

Mit dem Titel „Development of biocompatible sol-gel methods for microalgae entrapment“ promovierte Homburg im Rahmen des mittlerweile abgeschlossenen Drittmittelprojekts „Modellbasierte Realisierung intelligenter Systeme in der Nano- und Bio-Technologie – MoRitS“. Der Forschungsverbund von FH Bielefeld und Universität Bielefeld ermöglichte kooperative Promotionen von Doktoranden beider Hochschulen. „Das spannende an einer kooperativen Promotion ist der Spagat zwischen dem praktischen Anwendungsbezug und der Grundlagenforschung“, betont Homburg. Betreut wurde ihre Arbeit durch Prof. Dr. Anant Patel von der FH Bielefeld und Prof. Dr. Olaf Kruse von der Universität. Die FH Bielefeld ist Mitglied im Graduierteninstitut NRW. Bei einer kooperativen Promotion forschen die Promovenden vorrangig an der Fachhochschule, betreut wird die Arbeit durch einen Professor oder eine Professorin einer Universität.

„Bisher war es so, dass die Mikroalgen in dem verwendeten Material zwar überlebt, aber nicht weitergewachsen sind“, beschreibt Homburg ihr Promotionsprojekt. Das neuartige von Homburg entwickelte Siliziumhydrogel, in das die Algen eingeschlossen werden, wird in eine linsenartige Form gebracht. „In dieser festen Umgebung ist es einfacher, die für die Wasserstoffproduktion notwendigen Bedingungen einzustellen“, erklärt die Wissenschaftlerin. Sie untersuchte, wie der richtige pH-Wert und eine niedrige Salzkonzentration die Eigenschaften des Siliziumhydrogels verändern und ein Wachstum der Süßwasseralgen ermöglichen. Hier führte Homburg beispielsweise auch Untersuchungen im Labor für Kunststoffprüfung und -analytik von Prof. Dr. Bruno Hüsgen durch. „Entscheidend war, dass das Hydrogel eine solche Beschaffenheit hat, dass die Zellen nicht eingeengt und gleichzeitig die Linsen im Bioreaktor stabil sind“, erklärt sie. „Der biokompatible Einschluss von hochempfindlichen photoaktiven Biosystemen wie Mikroalgen, Lichtsammelkomplexen und Photopigmenten in Schichten, Linsen, Kapseln und Fasern aus transparenten glasartigen Materialien eignet sich auch für eine Vielzahl von anderen Anwendungen“, ergänzt Prof. Patel.

Auf den Erkenntnissen aus der Arbeit mit Chlamydomonas reinhardtii können nun Homburg und ihre Kolleginnen und Kollegen aufbauen: In dem neuen Forschungsprojekt „COMBINE“ unter der Leitung von Prof. Patel am Bielefelder Institut für Angewandte Materialforschung (BIfAM) steht die Co-Kultivierung von Bakterien und Mikroalgen im Mittelpunkt.

Vanessa Homburg ist seit 2013 wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe „Fermentation und Formulierung von Zellen und Wirkstoffen“ von Prof. Patel an der FH Bielefeld. Sie engagiert sich sowohl in der Forschungs- und Entwicklungsstrategie der FH als auch bei Veranstaltungen wie dem Tag der offenen Tür oder Girls‘ Day. 2014 erhielt sie in Bratislava den studentischen Vortragspreis auf der „21th International Conference on Bioencapsulation“. Homburg studierte an der Universität Bielefeld Molekulare Biotechnologie im Bachelor und Master. Bereits in ihrer Masterarbeit beschäftigte sie sich mit dem Thema Mikroalgen. (mst)