Beschreibung der Abschlussarbeit

Eingebettet in ein internationales Projekt soll eine Filtrationsanlage zur effektiven Abtrennung von Algen etabliert werden. Ziel dieses Projektes ist die Aufarbeitung von Abwasser aus der Lebensmittelindustrie in einem zweistufigen Prozess. In der zweiten Stufe des Prozesses findet ein Mikroalgen-Photobioreaktor Einsatz, dessen Abfluss das Zielprodukt – Trinkwasser – darstellt. Um dieses zu erhalten wird ein innovatives Algen-Erntesystem angewandt, welches sich dem Prinzip der Membranfiltration mit getauchten Ultrafiltrations-Membranen (Hohlfasern) bedient.

Problematisch bei allen Membran-Prozessen ist das sogenannte Fouling. Dies wird in der Literatur als Verblockung der Membranporen durch Adsorption von Partikeln des zu trennenden Materials beschrieben. Bei der Anlagerung an die Membranoberfläche spielen Ladung und Größe der abzutrennenden Partikel eine wichtige Rolle. Auch wirken während einer Filtration unterschiedliche Kräfte (z.B. Gravitationskräfte) auf diese sowie dessen Bewegung, deren Stärke mit dem Durchmesser variiert. Algen können im weitesten Sinne als Partikel betrachtet werden, deren Größe und Form von Art und Gattung abhängt. Bedingt durch Wachstumsbedingungen sowie der –Phase können Zellzusammensetzung, –Größe und –Ladung der Alge variieren, wodurch es zu einer Veränderung der wirkenden Kräfte kommen kann.

Im Zuge einer Abschlussarbeit soll daher der Einfluss verschiedener Partikeleigenschaften auf die Filtration ermittelt werden. Durch den Einsatz von Partikeln unterschiedlicher Form, Größe und Dichte können diese Eigenschaften klar voneinander getrennt untersucht werden. Die Ergebnisse der Experimente dienen als Referenz für die im Anschluss folgende Filtration verschiedener Algenzellen (Modellalge Chlorella vulgaris, im Projekt eingesetzte Alge der Gattung Scenedesmus). Beide Algenspezies unterscheiden sich eindeutig in ihrer Form und Größe. Optional kann als letzter Schritt Algenbiomasse unterschiedlicher Zusammensetzung (Stärke – Proteine – Lipide) durch die Kultivierung unter extremen Bedingungen (z.B. Limitierungen) erzeugt und damit die Auswirkung der Zelldichte auf die Filtration bestimmt werden.