Bewertung der Skalierung von Kapillar-Photo-Biofilm-Reaktoren für die Kultivierung gemischter Trophäen künstlicher mikrobieller Konsortien mit hoher Zelldichte
Kapillare Biofilmreaktoren (CBR) sind für die Kultivierung photoautotropher Bakterien attraktiv, da sie eine Kultivierung mit hoher Zelldichte ermöglichen. Hier haben wir die Eignung des CBR-Systems für das Wachstum eines künstlichen Konsortiums aus Synechocystis sp. PCC 6803 und Pseudomonas sp. VBL120 untersucht. Die Auswirkungen des Reaktormaterials, der Durchflussrate, des pH-Werts, des O2-Gehalts und der Zusammensetzung des Mediums auf die Entwicklung der Biomasse und die langfristige Stabilität des Biofilms in verschiedenen Reaktorgrößen wurden untersucht. Silikon war aufgrund seiner hervorragenden O2-Durchlässigkeit anderen Materialien wie Glas oder PVC überlegen. Hohe Durchflussraten von 520 μl min-1 verhinderten das Absterben des Biofilms in 1-m-Kapillarreaktoren und führten zu einem um 54 % höheren Biomasse-Trockengewicht in Verbindung mit der niedrigsten O2-Konzentration im Reaktor im Vergleich zu Standardbetriebsbedingungen. Eine weitere Vergrößerung der Reaktorlänge auf 5 m zeigte eine Begrenzung der Spurenelemente. Eine Erhöhung der Spurenelemente um den Faktor fünf ermöglichte eine vollständige Oberflächenbedeckung mit einem Biomassetrockengewicht von 36,8 g m-2 und damit eine erfolgreiche CBR-Skalierung um den Faktor 25.