BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Dissertation:
Clemens Troschl
(2018):
Bioplastic production with cyanobacteria.
Dissertation - Institut für Umweltbiotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 87.
UB BOKU
obvsg
FullText
- Abstract:
- Cyanobakterien, als photoautotrophe Organismen, besitzen einen Stoffwechselapparat um klimaschädliches Kohlenstoffdioxid (CO2) mit Licht als Energiequelle zu Biomasse umzuwandeln. Diese Fähigkeit macht sie zu vielversprechenden grünen Zellfabriken für eine nachhaltigere Produktion verschiedenster Moleküle. Eines der interessantesten Produkte von Cyanobakterien ist das Biopolymer Poly-β-hydroxybutyrat (PHB). PHB hat ähnliche Materialeigenschaften wie Polypropylen und findet Anwendung als Bioplastik. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen ist PHB biologisch abbaubar. Dadurch könnten die negativen Umweltauswirkungen von Plastikmüll vermieden werden. Cyanobakterien produzieren PHB als intrazellulären Kohlenstoff- und Energiespeicher. In dieser Arbeit wurde eine photoautotrophe PHB Produktion im Pilotmaßstab realisiert und untersucht. In einem 200-Liter tubulären Photobioreaktor wurde der Stamm Synechocystis sp. CCALA192 über mehrere Monate kultiviert. Ein Produktionszyklus dauerte 16-20 Tage. Dabei wurde eine Biomassekonzentration von 1.0 g/L erreicht mit einer PHB Konzentration von 12.5%. Am Ende des Produktionszyklus wurde kein CO2 mehr verbraucht, obwohl die PHB Konzentration noch immer anstieg. In dieser Phase wurde Glykogen teilweise zu PHB verstoffwechselt. Daher wird in dieser Arbeit ein vollkommen neuer, dreiphasiger Produktionsprozess mit einer Reifephase vorgeschlagen. Der Ciliat Colpoda steinii, ein ubiquitär vorkommender Bodenorganismus, trat als ernsthafter Schädling auf und konnte Synechocystis Kulturen innerhalb von 2-3 Tagen vernichten. Eine spezielle neue Kultivierungsstrategie mit anoxischen Bedingungen während der Nacht hemmte Colpoda steinii und führte zu stabilem Wachstum. Zusammenfassend konnten in dieser Dissertation die Produktion des Bioplastiks PHB im Pilotmaßstab erfolgreich demonstriert und Strategien zur Kontaminationsbekämpfung sowie zur Prozessoptimierung entwickelt werden.
- Betreuer: Gübitz Georg
- 1. Berater: Altmann Friedrich
- 2. Berater: Drosg Bernhard