Kombination von innovativem Biofilmmonitoring mit mikrobiellen Elektrosynthesen zur ressourcen-effizienten Produktion von hydroxylierten Basischemikalien

Biofilme sind Konsortien von Mikroorganismen die eine Matrix aus extrapolymeren Substanzen ausbilden. Diese Biofilme können u.a. im medizinischen Bereich eine höhere Resistenz gegenüber Antibiotika aufweisen und darüberhinaus in industriellen Anlagen zu Biokorrosion führen. Neben den aufgeführten negativen Beispielen können Biofilme in kontinuierlichen Bioprozessen für die Zellrückhaltung sowie die Langzeitstabilität des Bio-Katalysators eine entscheidende Rolle spielen (produktive Biofilme). In Systemen, in denen ganze Zellen als Katalysatoren eingesetzt werden, verwendet man häufig artifizielle Immobilisierungsverfahren. Diese können die Langzeitaktivität der Mikroorganismen beeinflussen und verursachen zusätzlichen Aufwand und Kosten. Biofilme stellen dagegen „natürliche“ Immobilisate der Mikroorganismen dar. Sie sind in der Lage, sich eigenständig an Phasengrenzen anzusiedeln, bilden stabile Populationen aus und können über sehr lange Zeiträume aktiv bleiben.

Die gezielte Messung der „Fitness“ der Biofilme ist in diesem Zusammenhang wichtig. Nur so können effiziente Prozesse auf Basis der katalytischen Biofilme entwickelt werden. Aktuell sind keine geeigneten Monitoring-Konzepte für die online-Messung der Biofilmbildung etabliert. Ziel ist es daher online-Sensoren zu entwickeln die jederzeit Informationen über den aktuellen Zustand der Biofilmorganismen liefern. Hierbei soll die bereits schon in einigen Anwendungen getestete elektrochemische Impedanz-Spektroskopie (EIS) zum Einsatz kommen. Als Beispielanwendung werden Biofilme untersucht, die für mikrobielle Elektrosynthesen eingesetzt werden.

Das IGF-Vorhaben Nr. der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.