M.Sc. Artem Kalinin

Bei der photoautotrophen Kultivierung von Mikroalgen ist vor allem die Verteilung der Lichtintensität innerhalb eines Reaktorsystems von entscheidender Bedeutung.  Das einfallende Licht wird von den Algenzellen absorbiert und gestreut, sodass ein charakteristisches Lichtprofil innerhalb eines Photobioreaktors entsteht. Oftmals wird dieses Lichtprofil mithilfe des Gesetzes nach Lambert-Beer angenähert. Ein entscheidender Nachteil dieses Modells ist die fehlende Berücksichtigung der Lichtstreuung und der Zusammensetzung der Pigmente innerhalb der Zelle. Deshalb soll ein Modell ermittelt werden, das in der Lage ist, das Lichtprofil unter Einbezug der Reaktorgeometrie und der optischen Eigenschafen der Zellen realitätsnah zu beschreiben.

Aufgaben:

Die bestehenden Modelle aus der Literatur sollen in ein Matlab-Script implementiert werden, um eine vereinfachte Simulation von Algekultivierungen in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse zu ermöglichen. Die Simulationen sollen anschließend mit den experimentellen Daten verglichen werden, um die Modelle zu validieren. Dazu werden Kultivierungen von Chlorella vulgaris in einem 1 L-Plattenreaktor durchgeführt und die tatsächlichen Lichtverhältnisse innerhalb des Reaktors experimentell bestimmt. Weiterhin soll der Gehalt der Zellpigmente (z. B. Chlorophyll a und b) sowie die Wachstumskinetik in Abhängigkeit der Lichtintensität ermittelt werden. Gegebenenfalls werden zusätzlich die optischen Eigenschaften (bspw. Absorptions- und Streuungskoeffizient) von C. vulgaris mithilfe einer neuartigen Messzelle charakterisiert.

Wir suchen:

• Studenten/innen des Bioingenieurwesens, Chemieingenieurwesens, der Biotechnologie oder verwandter Fachrichtungen
• Verantwortungsbewusste und zuverlässige Arbeitsweise
• Interesse an biologischen und technischen Fragestellungen
• Vorkenntnisse in der Bioverfahrenstechnik und in Umgang Matlab/Simulink sind hilfreich, jedoch nicht zwingend erforderlich

Wir bieten:

• Erlernen der Mikroalgenkultivierung im Labormaßstab, inkl. Auswertung
• Erlernen des sterilen Arbeitens im Bereich der Mikroalgenkultivierung
• Erlernen der Modellierung von Mikroalgenkultivierungen in Matlab/Simulink
• Die Möglichkeit eigenständig wissenschaftliche Arbeiten durchzuführen und eigene Ideen einzubringen
• Ein angenehmes Arbeitsklima in gut ausgestatteten Räumlichkeiten/Laboren