Elektronenstrahl und Bioreaktor im Zusammenspiel
Das Fraunhofer FEP präsentiert eine neuartige Hybridtechnologie, die eine
niederenergetische Elektronenstrahlquelle mit einem Bioreaktor kombiniert.
Die jetzt in Betrieb gegangene Anlage setzt diese Innovation erstmals
praktisch um. So entsteht eine flexible, skalierbare Plattform, die neue
Möglichkeiten für biotechnologische Anwendungen eröffnet – von der
ressourcenschonenden Metallgewinnung bis zur nachhaltigen
Umwelttechnologie.
Mit der neuen Technologie kann die Nationale
Bioökonomiestrategie gestärkt werden, indem Bioprozesse optimiert und
biologische Ressourcen effizienter nutzbar gemacht werden.
Die am Fraunhofer FEP entwickelte Hybridtechnologie nutzt eine
niederenergetische Elektronenstrahlquelle, die an einen Bioreaktor
gekoppelt wird, wodurch biologische Prozesse in Echtzeit durch
beschleunigte Elektronen vorteilhaft beeinflusst werden können. Diese
Kombination baut auf die Kernkompetenz des Fraunhofer FEP in der
Elektronenstrahltechnologie auf und erweitert deren Anwendungsspektrum um
biotechnologische Verfahren.
Mit der Hybridtechnologie lassen sich verschiedene Flüssigkeitsvolumina
flexibel und energieeffizient behandeln. Die präzise Steuerung von Dosis,
Dosisrate und Eindringtiefe ermöglicht eine gezielte Beeinflussung von
Bioprozessen. Die Installation und der Betrieb sind platzsparend und
sicher – ideal auch für sensible Anwendungsbereiche. Dank des modularen
Designs ist die Technologie skalierbar und perspektivisch auch für größere
Bioreaktortypen geeignet.
Biolaugung: Nachhaltige Metallgewinnung aus Roh- und Reststoffen
Ein zukunftsweisendes Anwendungsbeispiel ist die Biolaugung, also die
mikrobielle Gewinnung von Metallen aus Erzen und Reststoffen. Hierbei
werden spezialisierte Mikroorganismen eingesetzt, die Metalle wie Kupfer,
Indium oder Vanadium aus schwer löslichen Metallsulfiden oder
industriellen Reststoffen herauslösen. Die Biolaugung gilt als besonders
umweltfreundlich, da sie ohne giftige oder klimaschädliche Emissionen
auskommt und deutlich weniger Energie benötigt als konventionelle
Verfahren.
Elektronenstrahl als Beschleuniger für die Biolaugung
Die Hybridtechnologie des Fraunhofer FEP setzt neue Maßstäbe: Bei ersten
Untersuchungen konnte durch die gezielte Bestrahlung der Mikroorganismen
mit niederenergetischen Elektronen die Effizienz der Biolaugung von Kupfer
um 10 Prozent gesteigert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die
Wachstumsrate der eingesetzten Bakterien durch niedrige Strahlendosen
nicht beeinträchtigt wird – im Gegenteil: Die Ausbeute an gelöstem Kupfer
konnte im Vergleich zu unbehandelten Ansätzen erhöht werden. Damit wird
die Rückgewinnung wertvoller Metalle aus armen Erzen oder
Recyclingmaterialien wirtschaftlicher und nachhaltiger. Forschungsleiterin
Prof. Dr. Simone Schopf ist stolz: „Was mich besonders fasziniert: Wir
nutzen winzig kleine Lebewesen als Bergarbeiter und geben ihnen mit
Elektronenstrahlung einen Extra-Schub. Damit holen wir wertvolle Metalle
aus Material zurück, das bisher als Abfall galt – das ist gelebte
Kreislaufwirtschaft.“
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Neben der Metallgewinnung eignet sich die Hybridtechnologie auch für
weitere biotechnologische und umwelttechnische Anwendungen, etwa in der
Abwasserbehandlung, der Produktion von Biopolymeren oder der Sterilisation
sensibler Produkte.
Prof. Dr. Simone Schopf sieht in der Entwicklung großes Potenzial: „Die
Kombination aus Elektronenstrahl und Bioreaktor eröffnet völlig neue
Möglichkeiten, biotechnologische Prozesse gezielt zu steuern und deren
Effizienz zu steigern. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur
Rohstoffsicherung und zum Umweltschutz.“
Das Fraunhofer FEP bietet Unternehmen umfassende Unterstützung bei der
Weiterentwicklung und Implementierung der Hybridtechnologie. Das
Leistungsspektrum beinhaltet Machbarkeitsstudien für spezifische
Anwendungen, die Etablierung von Testregimes zur Behandlung von
Mikroorganismen mit beschleunigten Elektronen, die Validierung der
Prozesseffizienz mittels anerkannter mikrobiologischer Methoden sowie die
Untersuchung der Elektronenwirkung auf verschiedene biologische Systeme.
Mit der Inbetriebnahme der neuen Anlage stehen die Wissenschaftler nun
bereit, gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung die Potenziale
der neuartigen Technologie in verschiedenen Anwendungsbereichen
auszuschöpfen.
Die innovative Hybridtechnologie sowie deren Einsatzmöglichkeiten werden
auf den German Biotech Days 2026, vom 21. bis 22. April 2026, am Stand des
Fraunhofer FEP vorgestellt.
Fraunhofer FEP auf den German Biotech Days 2026
21. – 22. April 2026
Kongresshalle am Zoo Leipzig
Stand-Nr. G 09
www.german-biotech.day
