In dem am Lehrstuhl entwickelten emersen (oberflächen-assoziierten) Photobioreaktor ePBR, wird das natürliche Habitat von terrestrischen Cyanobakterien imitiert, was zu höheren Ausbeuten an Biomasse im Vergleich zu submersen Systemen führt. Die Nährstoffe werden in Form eines Aerosols in den Reaktor geleitet und die Cyanobakterien können in ihrer natürlichen Lebensform als phototropher Biofilm wachsen. Zum Schutz vor Fraßfeinden produzieren eine Vielzahl von Cyanobakterien verstärkt Antibiotika wie beispielsweise Polypeptidantibiotika, welche häufig in den extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) akkumulieren. Im ePBR kann das Wachstum und die Produktion an EPS durch eine kontinuierliche Aerosolzufuhr sowie durch gezielte Trockenphasen induziert werden. Damit verbunden ist letztendlich häufig die Bildung von antimikrobiellen Substanzen. Die EPS kann extraktiv von den Zellen separiert werden, wobei die Biomasse im Reaktor verbleibt und erneut zur Antibiotikaproduktion angeregt werden kann. In dem Vorhaben soll für eine optimale Ausbeute an Antibiotika die Wachstums- und Trockenphase in Kombination mit der Temperatur, der Lichtintensität, dem Hell-Dunkel-Rhythmus und dem pH-Wert auf den Produktionsstamm abgestimmt werden. Die Optimierung der Antibiotikaproduktion soll mittels statistischer Versuchsplanung durchgeführt werden und die erzielten Ergebnisse als Grundlage für die Modellierung des Gesamtprozesses genutzt werden. Die Erkenntnisse aus den AKs Hasse und Thiel sollen frühestmöglich in die Gesamtprozessentwicklung einfließen, um die spätere Produktaufarbeitung zu vereinfachen. Die Ergebnisse aus diesem Arbeitspaket koppeln in die Arbeiten im AK Wahl zur weiteren Reaktoroptimierung ein und ergänzen die Untersuchung im AK Muffler, wo submerse Systeme betrachtet werden. Ein Einsatz von Aufwuchssystemen der AKs Bröckel und Kampeis soll auch in den emersen Systemen erfolgen. Ziel des Vorhabens ist der Aufbau eines semi-kontinuierlichen Prozesses zur Antibiotikaproduktion. Bei dem Prozess soll (i) die Extraktionslösung als Aerosol in den Reaktor geleitet werden, oder (ii) der gesamte Reaktor mit der Extraktionslösung befüllt und von unten zur Durchmischung begast werden. Die Extraktionslösung wird dann entweder als (i) Aerosol oder als (ii) wässrige Lösung aus dem Reaktor für die weitere Aufarbeitung geleitet. Die gewonnenen Daten (Kinetik, Ausbeuten, Selektivitäten etc.) werden zur Modellierung des Prozesses herangezogen und sollen es ermöglichen, zukünftige Prozesse mit emers kultivierten Cyanobakterien effizienter zu gestalten.

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