1. Angebote für Diplom- und Studienarbeiten
aus der Region
(geeignet für Bioingenieure der MLU)

 

Möglichkeiten der Themenbereitstellung und Betreuung bestehen z.B. in folgendem Unternehmen über den genannten Ansprechpartner:

DBFZ
Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
Projektleiter Biogastechnologie
Dr.-Ing. Uwe Jung
Torgauer Straße 116
D-04347 Leipzig

uwe.jung@ie-leipzig.de

Zur Information siehe auch unter www.ie-leipzig.de bzw. www.dbfz.de

 

 

2. Angebote für Diplom- und Studienarbeiten
von der Universität Karlsruhe,
Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik,

(geeignet für Bioingenieure der MLU)

 

Bei Interesse bitte Kontaktaufnahme über:

Prof. Dr. Posten
Universität Karlsruhe (TH)
Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik
Bereich Bioverfahrenstechnik
76128 Karlsruhe

Mailadresse: clemens.posten@mvm.uni-karlsruhe.de oder Sekretariat: bio@mvm.uni-karlsruhe.de

 

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Elektrofiltration
M.Sc. Gözde Gözke +49 721 608 6575
goezde.goezke@mvm.uka.de

Neben der industriellen Anwendung bildet die Grundlagenforschung zur Elektrofiltration ein Schwerpunkt. Ein tieferes Verständnis der Vorgänge, die innerhalb der Filterkammer stattfinden, bildet einen wertvollen Beitrag zur Optimierung des gesamten Elektrofiltrationsprozesses. Zusätzlich kann Information für die Optimierung des Filterdesigns gewonnen werden. Aus diesem Grund werden unter anderem Experimente im Labormaßstab mit fluoreszenzmarkierten Biopolymeren angestrebt. Somit kann die Wanderung der Partikel innerhalb der Filterkammer und der Aufbau des Filterkuchens deutlich gemacht werden. Während der Elektrofiltration wird die Migration der Biopolymere in der Filterkammer online mittels Fluoreszenz über Glasfasern beobachtet. Die Ergebnisse dienen der konstruktiven Weiterentwicklung der Elektrofiltration. Weitere Untersuchungen betreffen die Bestimmung der Filterkucheneigenschaften und das Verhalten der Biopolymere.

Elektrofiltration von Polysacchariden

Der Einsatz in der biotechnologischen Produktaufarbeitung ist viel versprechend, da Biopolymere einerseits schwer filtrierbar sind, aber andererseits aufgrund der häufig vorhandenen Amino-bzw. Carboxylgruppen geladen sind. Die Elektrofiltration eignet sich insbesondere für die Aufreinigung geladener Polysaccharide da diese in industriellen Maßstab gewonnen werden. Sie verdicken, emulgieren, stabilisieren, flocken und suspendieren oder bilden Gele, Filme und Membrane. Mikrobielle Polysaccharide sind biokompatibel und biologisch abbaubar. Die Elektrofiltrations Experimente werden mit Polysacchariden wie z.B. PHB (Polyhydroxybutyrat), Chitosan, Pektin durchgeführt.

Konstruktive Weiterentwicklung der Elektrofiltration: Bau eines quasikontinuierlichen Elektrokerzenfilters

Die Elektrofiltration hat sich als geeignetes Verfahren zur Konzentrierung und Fraktionierung von Biopolymeren erwiesen. Der für die Filtration hinderliche Deckschichtaufbau auf der Filtermembran kann durch ein elektrisches Feld verringert oder gar verhindert werden und so die Performance der Filtration, aber auch deren Selektivität (bei Fraktionierungen) gesteigert werden.

Das Konzept eines Elektrokerzenfilter bietet eine im Vergleich zur Platten-Elektrofiltration gesteigerte Effizienz der eingebrachten elektrischen Energie, da diese durch das inhomogene E-Feld auf den Ort der Wirkung fokussiert wird.

In einer konstruktiv ausgerichteten Arbeit soll ein quasikontinuierliches Elektrokerzenfiltersystem entwickelt und konstruiert werden. Dieser Filter soll mit Keramikmembranen ausgestattet werden, um die nötige Dichtigkeit für die runden Geometrien zu gewährleisten.

 

Untersuchung des Einflusses der Lichtqualität auf die Produktion rekombinanter Proteine mit Mooszellen
Dipl.-Ing. Martin Cerff +49 721 608 4136
martin.cerff@mvm.uka.de

Aufgrund seiner komplexen posttranslationalen Fähigkeiten eignet sich das Moos Physcomitrella patens zur kosteneffizienten Produktion hochwertiger Pharma-Proteine. Da die Mooszellen photoautotroph in Suspension kultiviert werden, stellt nicht nur die Lichtintensität, sondern auch die Lichtqualität (spektrale Verteilung) eine wichtige Einflussgröße auf die morphologische Differenzierung der Zellen und damit auch auf deren Produktbildungsverhalten dar.

Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss unterschiedlicher Lichtqualitäten auf die Zellmorphologie, sowie das Produktbildungsverhalten zu untersuchen. Ausgehend von ersten Experimenten in Schüttelkolben, werden weitere Untersuchungen in einem neu entwickelten Photobioreaktor durchgeführt werden. Dieser ist mit einer aus Hochleistungs-LEDs bestehenden internen Beleuchtungseinrichtung ausgestattet und erlaubt daher die Einstellung sehr definierter Lichtqualitäten und -intensitäten.

Bildung und Aufreinigung von CdS Nanopartikeln aus
S. pombe

 

Dr.-Ing. Iris Perner-Nochta +49 721 608 4136
iris.perner-nochta@mvm.uni-karlsruhe.de

Schwermetalle sind für Mikroorganismen in der Regel toxisch. Einige Arten verfügen jedoch über Detoxifikations-Mechanismen und können auch bei relativ hohen Schwermetallkonzentrationen wachsen, beispielsweise indem sie deren Konzentration reduzieren.
Die Hefestämme Candida glabrata und Schizosaccharomyces pombe nehmen die Schwermetalle intrazellulär auf und umhüllen sie mit einer Peptidschicht. Die so verkapselten Schwermetalle sind somit nicht mehr cytotoxisch. In der Literatur werden für S. pombe CdS-Nanopartikel beschrieben, die mit Phytochelatinen komplexiert sind. Diese sollen im Verlauf der Arbeit gewonnen und charakterisiert werden.
Die experimentellen Untersuchungen umfassen sowohl Kultivierungen im Bioreaktor, als auch unterschiedliche Methoden zur Aufarbeitung und Charakterisierung. Konkret soll die Spalthefe S. pombe in einem 3 L Bioreaktor in einem fed-batch Prozess in Cadmium-haltigem Medium (1mM) kultiviert werden. Daran schließt sich ein Aufreinigungsprozess an, in dem die Zellen aufgeschlossen, der Überstand mittels Größenausschluss-chromatografie (SEC) fraktioniert und die Cadmium-haltigen Fraktionen weiter analysiert werden. Ziel ist es, neben den Cadmium-assozierten Proteinen die CdS-Nanopartikel selbst zu identifizieren.

Photobiotechnologische Wasserstoffproduktion mittels Mikroalgen

Dipl.-Ing. Florian Lehr +49 721 608 - 8312
florian.lehr@mvm.uka.de

Die Suche nach CO 2 -emmissionsfreien Energiegewinnungsmethoden stellt im Hinblick auf eine energetische Nachhaltigkeit eine enorme Herausforderung für die Forschung dar. Das Potential der Sonnenenergie deckt mit 178 000 TW den globalen Jahresenergiebedarf von etwa 13 TW zwar theoretisch um ein Vielfaches, die Nutzbarkeit dieser Energiequelle wird jedoch durch begrenzte Möglichkeiten der Umwandlung und Speicherbarkeit eingeschränkt. Im Mittelpunkt besonderen Interesses steht daher die Umwandlung von Sonnenlicht in den Energieträger Wasserstoff, der anschließend beispielsweise zur Energiegewinnung in Brennstoffzellen eingesetzt werden kann. Eine zukünftige Wasserstoffökonomie hängt dabei jedoch kritisch von der Entwicklung effizienter und nachhaltiger Wasserstoff-Produktionsverfahren im großen Maßstab ab. Bestimmte einzellige Grünalgen und Cyanobakterien haben die Fähigkeit entwickelt, H 2 aus Wasser und Sonnenlicht zu produzieren.
Diese Fähigkeit soll für eine biotechnologische Wasserstoffproduktion genutzt werden. In enger Verzahnung im Sinne einer integrierten Bioprozessentwicklung wird die technische Umsetzung betrieben über Parallelansätze in kleinen Reaktoren, einen Laborreaktor zur Emittlung scale-up relevanter Parameter und schließlich den Aufbau und Betrieb eines 250L-Pilotreaktors zum Nachweis der technischen und ökonomischen Machbarkeit der Wasserstoffproduktion mit Hilfe von Mikroalgen. Die Basis für die Untersuchungen liefert die Verfügbarkeit einer hergestellten Mutante der Mikroalge Chlamydomonas reinhardtii (Stm6) mit ungewöhnlich hohen H 2 -Produktions-raten und Effizienzen.