99 Euro Bioreaktor 2019

06.07.2019, 21:35

v.l.n.r. Erik Lenk, Mareike Fritze, Sandra Schuster, Robert Leidenfrost

Das diesjährige Thema des 99€ Bioreaktorwettbewerbs war die Hochzelldichtekultivierung des Bakteriums Vibrio natriegens. Das Ziel bestand darin, einen geeigneten Bioreaktor für die Kultivierung zu entwickeln und die Prozessführung so zu optimieren, dass die Biomasseproduktivität so hoch wie möglich ist.  Die Besonderheit an diesem Mikroorganismus besteht in seiner schnellen Teilungsrate von 9,8 Minuten. Damit ist er mehr als doppelt so schnell als das „Haustier“ der Biotechnologie Escherichia coli und könnte in Zukunft diesen vom Thron stürzen. Dazu benötigt es jedoch mehr Forschung zur Prozessführung und Kultivierung.

Um dies voranzutreiben fanden sich Erik Lenk, Mareike Fritze, Sandra Schuster und Robert Leidenfrost zu einem Team zusammen und nahmen sich der Herausforderung an.

Vibrio natriegens kommt natürlicherweise in Meeressedimenten und Küstengebieten vor und benötigt somit für sein Wachstum einen relativ hohen Salzgehalt. Eine Schwierigkeit stellt allerdings seine enorme Teilung dar, denn er benötigt eine ausreichende Energiequelle. Daher sollte im Zulaufverfahren (Fed-batch) kultiviert werden. Dabei wird kontinuierlich Nährmedium hinzugegeben, sodass der Organismus nicht „verhungert“. Für den Reaktor entstanden mehrere Ideen. Es lief letztendlich auf einen Joghurtbereiter hinaus, da dieser kontinuierlich auf die gewünschte Temperatur von 35°C heizen kann. Es wurde gebastelt, getüftelt und nachgedacht, welchen Rührer, welche Motor, welche Halterung und viele weitere kleine Bestandteile eingesetzt werden könnten.

Am Wettbewerbstag, dem 04.07.19 stand der fertige Reaktor mit dem Namen „Salty-Jo“ bereit: Der Joghurtbereiter umfunktioniert als Rührkesselreaktor in einer Bierkiste, die als Halterung diente. Die Steuerung erfolgte über Arduino.  Der Aufbau am Wettbewerbsort in Dresden erfolgte reibungslos und 16 Uhr konnte der Reaktor, wie auch die der anderen Teams, die 24- stündige Fermentation starten. Am Tag darauf reiste das Mittweidaer Team erneut in Dresden an und erntete eine sehr sirupartige Masse aus dem Reaktor. Ein Rückkühlungssystem wäre von Vorteil gewesen. Dies hätte verhindert, dass die zu trockene Luft Wasser aus dem Medium entzieht. In den laborinternen Vorversuchen zeigte sich dieses Problem leider nicht, aber aus Fehlern wird man ja bekanntlich schlauer ;).

Leider reichte es nicht für einen Preis, aber die Teilnahme und das Tüfteln am Reaktor bereitete allen Teammitgliedern großen Spaß. Zum Abschluss wurde noch das traditionelle Sommerfest der Bioverfahrenstechnik an der TU Dresden gefeiert und Kesselgulasch, sowie Gegrilltes genossen.

Großer Dank gilt hiermit der Fachgruppe Biotechnologie und Chemie (Dominique Tuch, Sandra Feik, René Kretschmer), die die Reaktorbauer bei jedweden Problemen und Fragen immer gern unterstützte.