Biotechnische und biologische Voraussetzungen für einen Trophie-Verbund in geschlossenen aquatischen Ökosystemen


Biotechnological and biological suppositions to establish a trophic chain in closed aquatic ecosystems

SCHLAGWÖRTER
Mikro-Ökosystem, Stoffkreislauf, CELSS, BLSS, Mikroalgen, Daphnia, trophische Kette

KURZFASSUNG
Auf der Basis terrestrischen know hows wurden Grundlagen für eine hocheffektive, kontinuierliche Mikroalgenkultivierung in vollständig geschlossenen Photobioreaktoren geschaffen und im Hinblick auf Raumfahrtbedingungen, in Koppelung mit zoologischen Komponenten Optimierungsstrategien für BLSS (Biological Life Support System), CELSS (Closed Ecological Life Support System) und C.E.B.A.S. (Closed Equilibrated Biological Aquatic System) untersucht. Grundvoraussetzung hierfür sind langzeitstabile Kultivierungen von Mikroalgen in modularer Bauweise, sowie eine Aufrechterhaltung von trophischen Zusammenschlüssen auch unter µg-Bedingungen. Auf der Basis bekannter Technologien mit Silikonschläuchen und Flachmembranen zur Sauerstoffversorgung wurde ein kompaktes, in vier Kompartimente geteiltes und gasdicht verschlossenes System mit 27 l Volumen, sowie ein halbgeschlossenes System (22 l) mit drei getrennten biologischen Kammern für den Einsatz unter Mikrogravitation entwickelt. Eine auf Mangelmedien gut wachsende, nicht immobilisierende Chlorophyceae wurde als Primärproduzent selektiert und als genügender Futterstoff für das Zooplankton der Gattung Daphnia bestätigt. In dem geschlossenen System mit 10 g Fisch konnten die Stoffkreisläufe bis zu 4 Wochen stabil gehalten werden. Die sich vermindernde Wasserqualität ließ das System jedoch kollabieren. Das halbgeschlossene System mit getrennten Komponenten konnte mittels Rückführung der Algenbiomasse und eines Hohlfasermoduls zum Gasübergang über mehrere Monate erhalten werden. Die Grundlagen einer Integration der Zoo- und Phytoplanktonstufe in ein geschlossenes Ökosystem unter µg-Bedingungen wurden somit geschaffen. Die Ergebnisse sind auch für terrestrische Anwendungen der Auqakultur und der Kultivierung von Mikroalgen und Crustaceen von großem Interesse. Eine Umsetzung in entsprechende Kreislaufanlagen hat bereits eingesetzt.

LAUFZEIT
04/96 bis 12/98

FÖRDERUNG durch
BMBF im Auftrag der DARA/DLR

BEARBEITER/ANSPRECHPARTNER
Dipl.-Ing. Karl Scheibenbogen
Dr. Jürgen Broneske
Dr. Otto Pulz

VERÖFFENTLICHUNGEN
Mikroalgen als phototrophe Komponente bioregenerativer Lebenserhaltungssysteme, Proccedings DLR-Bilanzsymposium 1998, Norderney (eingereicht)

back