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EP1646710A1 - Verfahren und vorrichtung zur kultivierung von eukaryotischen mikroorganismen oder von blaualgen sowie biosensor mit kultivierten eukaryotischen mikroorganismen oder blaualgen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kultivierung von eukaryotischen mikroorganismen oder von blaualgen sowie biosensor mit kultivierten eukaryotischen mikroorganismen oder blaualgen

Info

Publication number
EP1646710A1
EP1646710A1 EP04763376A EP04763376A EP1646710A1 EP 1646710 A1 EP1646710 A1 EP 1646710A1 EP 04763376 A EP04763376 A EP 04763376A EP 04763376 A EP04763376 A EP 04763376A EP 1646710 A1 EP1646710 A1 EP 1646710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
main surface
carrier
aqueous solution
blue
eukaryotic microorganisms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP04763376A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Melkonian
Björn PODOLA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Algenion GmbH and Co KG
Original Assignee
Algenion GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Algenion GmbH and Co KG filed Critical Algenion GmbH and Co KG
Priority to EP04763376A priority Critical patent/EP1646710A1/de
Publication of EP1646710A1 publication Critical patent/EP1646710A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/06—Plates; Walls; Drawers; Multilayer plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the cultivation of eukaryotic microorganisms and a biosensor with cultured eukaryotic microorganisms, which are, for. B. is algae and in particular microalgae.
  • the invention is also applicable to blue-green algae.
  • eukaryotic microorganisms in particular algae, are used relatively rarely in large-scale plants for the production of biomass with valuable ingredients.
  • the culture of immobilized algae on thin layers described in WO 97/11154 can solve these problems.
  • algae are immobilized on a vertically arranged synthetic fiber fabric.
  • a laminar flow of culture media significantly accelerates gas exchange between culture and the environment, so that no additional CO 2 addition is required.
  • the light supply in thin layers is more effective.
  • the biomass can be harvested with a comparatively low water content, so that the drying process is much cheaper.
  • Immobilization reduces the mechanical stress, which is important when cultivating sensitive algae. Problems with this previous method are particularly evident in the mechanically demanding harvesting process, which results in increased wear of the synthetic fiber substrate, the reusability of which is greatly reduced. Further disadvantages are the removal of some of the organisms from the substrate by the nutrient solution flowing over them and the contamination by microorganisms in the culture medium. The latter could be mitigated by a sterile culture medium supply system, which is, however, complex.
  • EP-A-0 239 272 describes a plant for the production of biomass, in particular algae biomass. The cultivation takes place there in a transparent tube which is wrapped around a vertical core structure.
  • EP-A-0 112 155 describes a dynamically operating device in which two fluids flow in opposite directions through two adjacent channels separated by a membrane, one of which has tissue cells and the other is a nutrient solution.
  • US-A-4,937,196 shows a membrane bioreactor, in which cell cultures are arranged between adjacent membranes, diffuse through the nutrient solution on the one hand and extra cellular products and metabolic residues on the other.
  • US-A-6,013,511 describes a system for extracting dissolved metals from waste water.
  • the wastewater flows along or on a membrane with immobilized microorganisms.
  • the microorganisms are supplied with a nutrient solution from their side facing away from the wastewater stream.
  • the removal of the microorganisms is associated with considerable technical expenditure.
  • US-A-4,600,694 shows an apparatus for harvesting microorganisms by scraping them from rotating disks.
  • the technical problem on which the invention is based is the improvement of a cultivation method for eukaryotic microorganisms and the creation of a device which enables an improved method for the cultivation of eukaryotic microorganisms.
  • the method according to the invention for the cultivation of eukaryotic microorganisms has the following steps: a perforated carrier with a first main surface and a second main surface is provided, the carrier having a web material and being essentially impermeable to eukaryotic microorganisms; microorganisms are applied to the first main surface and remain there detachably immobilized; an aqueous solution flows along the second main surface; a portion of the flowing aqueous solution essentially passes through the carrier through the carrier to the first main surface of the perforated carrier due to capillary forces; whereby the first major surface of the perforated carrier is supplied with aqueous solution; - The applied microorganisms grow on the first main surface.
  • the new culture system for the invention in particular for microalgae or other eukaryotic microorganisms or for blue-green algae, is based on the functional and constructive division of an at least two-layered layer sequence into a carrier layer on which the algae cultures are located and a supply layer which prevents the supply of culture medium by the Carrier layer serves.
  • the supply layer is located as an aqueous solution having a liquid film flowing along the carrier layer on one main surface of the carrier layer, while the microorganisms to be cultivated are on the other main surface of the carrier layer.
  • the backing layer (hereinafter also called backing) consists of sheet material, so it is sheet-shaped. It is possible for the carrier layer to be stationary and for the aqueous solution to flow along one main surface, or for the carrier layer to be moved along the aqueous solution.
  • One advantage of the spatial separation of the liquid film from the algae to be cultivated is, among other things, that (small) algae can no longer be washed away by the liquid from the carrier layer.
  • the perforated carrier layer also acts as a filter which, although it allows liquid to pass through to the algae, prevents microorganisms due to the small-sized perforation from getting through the carrier layer from one main surface to the other main surface. This also reduces the risk of contamination.
  • the cultivated microorganisms can be harvested in a simple manner by being removed from that main surface of the carrier layer on which they are cultivated, without having to intervene in the system structure. At most, the supply of the aqueous solution must be interrupted for the duration of the harvest.
  • the supply of the second main surface with the aqueous solution which is preferably a nutrient solution for cultivating the eukaryotic microorganisms, can be done in different ways.
  • the support layer is arranged vertically depending and the one main surface at the upper end of the support layer is supplied with the aqueous solution that flows down due to gravity on this main surface of the support layer.
  • Another technical film coating process that can also be used in connection with the invention is that the aqueous solution exits via a slot nozzle or a plurality of individual nozzles from the top of an inclined plane, on which it then reaches the deepest located edge flows in order to come into contact with the one main surface of the carrier layer moving along the edge of the inclined plane and to be "taken along” by it.
  • multilayered, laminar-flowing aqueous solutions can also be used and reach the carrier layer over the inclined plane.
  • the aqueous solution is preferably a nutrient solution for microorganisms.
  • the perforated carrier is arranged on a distributor layer which, after at least partial wetting or supply with the aqueous solution, distributes it both in its thickness, width and length direction and thus also distributes it over the carrier layer.
  • a perforated additional carrier can be arranged on the distributor layer.
  • the perforated, web or sheet-shaped carrier used in the method according to the invention, the perforated further carrier and / or the distribution layer are in particular hydrophilic.
  • the distributor layer can serve for detachably holding the carrier layer which adheres to the distributor layer as a result of the adhesion of the liquid film.
  • the perforated carrier, the perforated further carrier and / or the distribution layer consists in particular of organic or inorganic materials.
  • the perforated carrier, the perforated further carrier and / or the distribution layer can be constructed in particular from mineral fibers, hydrophilic organic fibers or combinations thereof.
  • Suitable organic materials are paper, cellulose esters, in particular cellulose acetate, mixed cellulose esters, cellulose, cellulose nitrate, polyamides, polyesters, and / or polyolefins.
  • a porous ceramic and / or glass fiber can be considered as the inorganic material.
  • the microorganisms after the cultivation, can be detached from the perforated carrier and / or from the perforated further carrier by the action of mechanical forces such as scraping or chemical treatment such as treatment with surface-active agents and / or organic solvents.
  • the microorganisms can be harvested together with the perforated carrier. This can be useful if the microorganisms remaining on the carrier are digested in order to extract ingredients, for example by extraction. The extracted microorganisms or cell debris can be mechanically separated from the extract with the carrier. In a further embodiment, the microorganisms can be obtained by collecting detached biomass in a flowing culture medium.
  • the microorganisms can be detached from the porous carrier in particular after drying and then collected.
  • the method according to the invention is particularly suitable for algae and microalgae.
  • the invention is also used in the cultivation of blue-green algae.
  • the invention can be seen in the double-layer structure consisting of carrier and a film of an aqueous solution arranged thereon.
  • the device according to the invention for the cultivation of eukaryotic microorganisms, in particular algae, is therefore provided with: a perforated carrier which has a first main surface and a second main surface opposite this, the eukaryotic microorganisms being cultivable on the first main surface of the perforated carrier and the perforated carrier
  • a carrier is substantially impermeable to the eukaryotic microorganisms to be cultivated, and a film having an aqueous solution which is in contact with and flows along only the second major surface of the carrier, the aqueous solution passing through the second main surface due to capillary forces perforated carrier can be transported through to the first main surface.
  • a three-layer structure In addition to a two-layer structure, it is also possible to choose a three-layer structure.
  • This structure is characterized by two support layers, between which the liquid film is arranged in contact with the main surfaces of the supports facing one another. So that the aqueous solution is evenly distributed over the second main surface of the carrier layer, an advantageous development of the invention provides a (liquid) distribution layer which is exposed to the film of aqueous solution and is in particular "soaked” by it.
  • the distribution layer is preferably a capillary force transverse to the thickness of the layer producing the carrier layer, which can be formed in particular as a nonwoven material preferably made of plastic fibers (eg so-called geotextile).
  • the second main surface of the carrier layer or each carrier layer is in contact with the distributor layer.
  • the two- or three-layer structure according to the invention can also be used as a biosensor with eukaryotic microorganisms.
  • this biosensor is provided with: a perforated carrier which has a first main surface and a second main surface opposite to it, the eukaryotic microorganisms being capable of being immobilized on the first main surface of the perforated carrier and the perforated carrier being essentially impermeable to the eukaryotic microorganisms to be cultivated and a film having an aqueous solution which is in contact with and flows over only the second main surface of the carrier, the aqueous solution being transportable from the second main surface through the perforated carrier to the first main surface due to capillary forces, - The cultivation depending on the composition of the aqueous solution and / or a gas in contact with the first main surface of the perforated carrier.
  • the microorganisms that can be cultivated on one of the two main surfaces of the carrier are exposed to the environment. Growth or degradation occurs as a result of the composition of the aqueous solution and / or the gas coming into contact with the microorganisms.
  • the biosensor according to the invention can have the same features as the device according to the invention.
  • advantageous developments of both the device according to the invention and the biosensor according to the invention are the subject of the individual subclaims of the claims.
  • 1 is a schematic representation of the cultivation process for algae on composite layers with selective permeability
  • FIG. 2 is an enlarged partial view of the composite layer arrangement according to FIG. 1,
  • Fig. 3 shows the arrangement of the composite layers for use as a biosensor for gases
  • Fig. 4 shows the arrangement of the composite layers as a use of the biosensor for liquids.
  • 1 shows the basic structure of the device 10 according to the invention for the cultivation of eukaryotic microorganisms, in particular algae and microalgae.
  • the method according to the invention is also clear from this figure and the enlarged partial representation in FIG. 2.
  • a composite layer system 12 arranged vertically in this exemplary embodiment has two carrier layers 14, 16, between which an aqueous solution 18 flows.
  • the two carrier layers 14 are arranged parallel to one another and have eukaryotic microorganisms 20 on their outer main surfaces 19 facing away from one another.
  • the flow from aqueous solution 18 (hereinafter also referred to as liquid film) is in contact with the mutually facing inner second main surfaces 22 of the two carrier layers 14.
  • the solution is used to supply anisotropically in the thickness and width direction of the solution through flowable distribution layer 23 , which is also arranged between the two carrier layers 14 and 16.
  • this distributor layer 23 is designed as a nonwoven made of plastic fibers. It ensures the distribution of the aqueous solution over the second main surfaces 22 of the carrier layers 14, 16.
  • the composite layer system 12 is supplied with an aqueous solution via a feed line 24, via which an aqueous solution 28 is pumped from a reservoir 28 by means of a pump 26.
  • the part of the aqueous solution 18 flowing out of the composite layer system 12 reaches the reservoir 28 via a drain line 30, so that there is a total circulation of the aqueous solution.
  • this is not absolutely necessary for the invention. Instead of supply and discharge systems, other line systems can also be used.
  • the two carrier layers 14 are designed as membrane filters made of cellulose mixed esters, for example, which are consequently perforated. Due to this perforation, it is possible that the aqueous solution 18 due to capillary force effects from the second main surface 22 through the carrier layers 14 reaches their first main surfaces 19, where they serve to supply the microorganisms 20.
  • the aqueous solution 18 is therefore a nutrient solution for the microorganisms 20.
  • the carrier layer 14 also functions as a separation between the nutrient flow and the place of cultivation of the microorganisms. This has the advantage that no microorganisms can be "carried away” by the nutrient flow.
  • the filter effect described above also prevents the microorganisms 20 from being contaminated by the nutrient solution or its flow. For example, the risk of the formation and spread of fungi or amoeba or other contamination organisms, which can lead to the complete destruction of the microorganisms 20 to be cultivated, is thereby significantly reduced.
  • the device according to the invention and the method according to the invention were based on FIGS. 1 and 2 described above for the case in which two perforated carrier layers lying opposite one another and having microorganisms are “supplied” directly via a liquid film (aqueous solution 18).
  • a liquid film aqueous solution 18
  • the liquid film only flows along the back of a carrier, the front of which has the microorganisms to be cultivated.
  • FIGS. 3 and 4 are two alternative arrangements for using the device of FIGS. 1 and 2 (in two-layer structure) shown as a biosensor.
  • the device 10 is arranged in a measuring space 32, to which the first main surface 19 of the microorganisms 20 Composite layer system 12 is exposed.
  • the supply of the composite layer system 12 with aqueous solution 18 (nutrient solution) takes place as explained using the example of FIG. 1.
  • the growth behavior of the microorganisms 20 changes depending on the composition of the fluid which is arranged in the measuring space 32 (gas or liquid). By arranging different microorganisms or the same microorganisms on the main surface 19 of the carrier layer 14, the growth behavior thereof can be determined close the composition of the fluid.
  • the composition of the aqueous solution 18 can be sensed by means of the composite layer system 12.
  • a flow 34 of a liquid to be measured can be sensed in this way.
  • the aqueous solution 18 flowing as an aqueous solution 18 on the back (main surface 22) of the carrier layer 14 is branched off and fed in again downstream.
  • the growth of the microorganisms 20 can then be used to infer the composition of the liquid 34 to be examined. It is also possible here for different microorganisms to be arranged on the carrier layer 14.

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Abstract

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen wird ein perforierter Träger (14) mit einer ersten Hauptfläche (19) und einer zweiten Hauptfläche (22), der für eukaryotische Mikroorganismen (20) im wesentlichen undurchlässig ist, bereitgestellt und die Mikroorganismen (20) werden auf die erste Hauptfläche (19) appliziert. Über die zweite Hauptfläche (22) strömt ein eine wässrige Lösung (18) aufweisender Film. Die wässrige Lösung (18) tritt im wesentlichen mittels Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche (22) an die erste Hauptfläche (19). Die erste Hauptfläche (19) wird dadurch mit wässriger Lösung (18) versorgt und die applizierten Mikroorganismen (20) wachsen auf der ersten Hauptfläche (19).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kultivierung von eu arvotischen Mikroorganismen oder von Blaualgen sowie Biosensor mit kultivierten eukarvotischen Mikroorganismen oder Blaualgen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen sowie einen Biosensor mit kultivierten eukaryotischen Mikroorganismen, bei denen es sich z. B. um Algen und insbesondere Mikroalgen handelt. Die Erfindung ist darüber hinaus auch anwendbar bei Blaualgen.
Eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen, werden im Gegensatz zu prokaryotischen Mikroorganismen relativ selten in großtechnischen Anlagen zur Gewinnung von Biomasse mit wertvollen Inhaltsstoffen eingesetzt.
Bekannte Verfahren zur Produktion von Algen sind die Kultur in offenen Becken, in tubulären oder plattenförmigen Photobioreaktoren. Nachteile dieser Verfahren sind hohe Kosten für die Gewinnung von Algentrockenmasse aus der Mediensuspension, ungünstige Lichtverhältnisse innerhalb der Kulturen, hohe Kosten durch den zusätzlichen Einsatz von CO2, das aufwändige Ernten der kultivierten Algen und mechanische Belastung der Organismen durch die Medienzirkulation sowie beim Ernten. Bisher ist kein wirtschaftliches Kulturverfahren zur großtechnischen Produktion von Mikroalgen bekannt.
Die in WO 97/11154 beschriebene Kultur von immobilisierten Algen auf dünnen Schichten kann diese Probleme lösen. Hierzu werden Algen auf einem vertikal angeordneten Kunstfasergewebe immobilisiert. Durch einen laminaren Kulturmedienstrom wird der Gasaustausch zwischen Kultur und Umgebung erheblich beschleunigt, so dass keine zusätzliche CO2-Gabe erforderlich ist. Des weiteren ist die Lichtversorgung in dünnen Schichten effektiver. Die Biomasse kann mit vergleichsweise geringem Wassergehalt geerntet werden, so dass der Trocknungsprozess wesentlich kostengünstiger ist. Durch die Immobilisierung wird der mechanische Stress herabgesetzt, was bei der Kultur von empfindlichen Algen von Bedeutung ist. Probleme bei diesem bisherigen Verfahren zeigen sich vor allem bei dem mechanisch stark beanspruchenden Ernteprozess, der einen verstärkten Verschleiß des Kunstfasersubstrats zur Folge hat, wobei dessen Wiederverwendbarkeit stark herabgesetzt wird. Weitere Nachteile sind das Abtragen eines Teils der Organismen von dem Substrat durch die über dieses strömende Nährlösung und die Kontamination durch Mikroorganismen im Kulturmedium. Letzteres könnte man durch ein steriles Kulturmediumversorgungssystem entschärfen, was allerdings aufwändig ist.
Die EP-A-0 239 272 beschreibt eine Anlage zur Herstellung von Biomasse, insbesondere Algenbiomasse. Die Anzüchtung erfolgt dort in einer transpa- renten Röhre, die um eine senkrecht stehende Kernstruktur gewickelt ist.
Aus US-A-2,761,813 und GR-B-1 003 266 ist es bekannt, einen Träger für das Aufwachsen von Mikroorganismen mit einer Nährlösung zu tränken, in die der Träger eingetaucht oder die auf den Träger appliziert wird. Beide Systeme erfordern einen Chargen-Betrieb, was der Effizienz der Mikroorganismen- Kultivierung Grenzen setzt.
In DHANANJAY PATANKAR ET AL: "WALL-GROWTH HOLLOW-FIBER REACTOR FOR TISSUE CULTURE: ÖII. A THEORETICAL MODEL" BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING. INCLUDING: SYMPOSIUM BIOTECHNOLOGY IN ENERGY PRODUCTION AND CONSERVATION, JOHN WILEY & SONS. NEW YORK, US, Bd. 36, Nr. 1, 5. Juni 1990 (1990-06-05), Seiten 104-108, XP000128553 ISSN: 0006-3592 ist ein Hohlfaserreaktor für Gewebekulturen beschrieben, bei dem eine Nährlösung durch Hohlfasern fließt und durch die Hohlfaserwand hindurch zur Außenseite gelangt, wo sich die Gewebezellen befinden. Das Abtragen dieser Zellen von der Außenseite ist auf Grund der Zylinderform der Hohlfasern aufwändig. Ein System mit von einer Nährlösung durchströmbaren Rohren, an deren Membranwänden Mikroorganismen aufwachsen, ist in WO-A-90/02170 beschrieben.
In EP-A-0 112 155 ist eine dynamisch arbeitende Vorrichtung beschrieben, bei der durch jeweils zwei benachbarte und durch eine Membran getrennte Kanäle gegensinnig zwei Fluide strömen, von denen das eine Gewebezellen aufweist und das andere eine Nährlösung ist.
Ferner zeigt US-A-4,937,196 einen Membran-Bioreaktor, bei dem Zellkulturen zwischen benachbarten Membranen angeordnet sind, durch die Nährlösung einerseits und extra zelluläre Produkte sowie metabolische Reste andererseits diffundieren.
In US-A-6,013,511 ist ein System zur Extraktion von gelösten Metallen auf Abwässern beschrieben. Das Abwasser strömt an bzw. auf einer Membran mit immobilisierten Mikroorganismen entlang. Den Mikroorganismen wird von ihrer den Abwasserstrom abgewandten Seite aus eine Nährlösung zugeführt. Das Entfernen der Mikroorganismen ist mit nicht unerheblichem gerätetechnischen Aufwand verbunden.
Schließlich zeigt US-A-4,600,694 eine Vorrichtung zum Ernten von Mikroorganismen durch Abschaben derselben von sich drehenden Scheiben.
Das der Erfindung zu Grunde liegende technische Problem ist die Verbesserung eines Kultivierungsverfahrens für eukaryotische Mikroorganismen sowie die Schaffung einer Vorrichtung, die ein verbessertes Verfahren zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen ermöglicht.
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 8, die in einer Ausgestaltung als Biosensor gemäß Anspruch 12 eingesetzt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen weist die folgenden Schritte auf es wird ein perforierter Träger mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche bereitgestellt, wobei der Träger ein Bahnmaterial aufweist und für eukaryotische Mikroorganismen im wesentlichen undurchlässig ist; auf die erste Hauptfläche werden Mikroorganismen appliziert und verbleiben dort ablösbar immobilisiert; entlang der zweiten Hauptfläche strömt eine wassrige Lösung; - ein Teil der strömenden wässrigen Lösung tritt im wesentlichen auf Grund von Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche durch den Träger hindurch bis an die erste Hauptfläche des perforierten Trägers; wodurch die erste Hauptfläche des perforierten Trägers mit wässriger Lösung versorgt wird; - die applizierten Mikroorganismen wachsen auf der ersten Hauptfläche.
Das die Erfindung darstellende neue Kultursystem für insbesondere Mikroalgen oder andere eukaryotische Mikroorganismen oder für Blaualgen basiert auf der funktionalen und konstruktiven Aufteilung einer zumindest zweilagig aufgebauten Schichtenfolge in eine Trägerschicht, auf der sich die Algenkulturen befinden, und eine Versorgungsschicht, die der Zufuhr von Kulturmedium durch die Trägerschicht hindurch dient.
Hierbei befindet sich die Versorgungsschicht als eine wassrige Lösung aufwei- sender an der Trägerschicht entlangströmender Flüssigkeitsfilm auf der einen Hauptfläche der Trägerschicht, während sich die zu kultivierenden Mikroorganismen auf der anderen Hauptfläche der Trägerschicht befinden. Die Trägerschicht (nachfolgend auch Träger genannt) besteht aus Bahnmaterial, ist also blattförmig. Es ist möglich, dass die Trägerschicht feststeht und die wassrige Lösung an ihrer einen Hauptfläche entlangströmt oder dass die Trägerschicht an der wässrigen Lösung entlangbewegt wird. Ein Vorteil der räumlichen Trennung des Flüssigkeitsfilms von den zu kultivierenden Algen besteht unter anderem darin, dass nunmehr (kleine) Algen nicht mehr durch die Flüssigkeit von der Trägerschicht weggespült werden können. Die perforierte Trägerschicht fungiert ferner wie ein Filter, der zwar Flüssigkeit zu den Algen hindurchlässt, Mikroorganismen auf Grund der kleinstformatigen Perforation aber daran hindert, durch die Trägerschicht von deren einen Hauptfläche zu deren anderen Hauptfläche zu gelangen. Dadurch ist auch das Kontaminationsrisiko herabgesetzt. Schließlich lassen sich die kultivierten Mikroorganismen auf einfache Weise ernten, indem sie sich von derjenigen Hauptfläche der Trägerschicht, auf der sie kultiviert werden, abtragen lassen, ohne in den Systemaufbau eingreifen zu müssen. Allenfalls ist für die Dauer der Ernte die Zufuhr der wässrigen Lösung zu unterbrechen.
Die Versorgung der zweiten Hauptfläche mit der wässrigen Lösung, bei der es sich vorzugsweise um eine Nährstofflösung zur Kultivierung der eukaryotischen Mikroorganismen handelt, kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, so ist es z. B. möglich, dass die Trägerschicht vertikal herabhängend angeordnet wird und die eine Hauptfläche am oberen Ende der Trägerschicht mit der wässrigen Lösung versorgt wird, die auf Grund von Schwerkraft an dieser Hauptfläche der Trägerschicht nach unten strömt.
Alternativ ist es möglich, die Trägerschicht, wie bei Oberflächenbeschichtungs- systemen für technische Anwendungen an sich bekannt (z. B. Folienbeschich- tungsverfahren für z. B. Magnetbänder), über ein offenes Bad oder Becken zu bewegen, wobei lediglich die mit der wässrigen Lösung zu benetzende Hauptfläche der Trägerschicht in Kontakt mit der wässrigen Lösung gelangt; die dem Bad abgewandte mit Mikroorganismen versehene Seite der Trägerschicht kommt nicht in direkten Kontakt mit dem Bad.
Ein weiterer technischer Folienbeschichtungsprozess, der ebenfalls Anwendung im Zusammenhang mit der Erfindung finden kann, besteht darin, dass die wassrige Lösung über eine Schlitzdüse oder mehrere Einzeldüsen aus der Oberseite einer schiefen Ebene austritt, auf der sie dann bis zum am tiefsten gelegenen Rand fließt, um dort mit der einen Hauptfläche der an dem Rand der schiefen Ebene entlang bewegten Trägerschicht in Kontakt zu gelangen und von dieser "mitgenommen" zu werden. Hierbei können auch mehrlagig aufgebaute laminar strömende wassrige Lösungen eingesetzt werden und über der schiefen Ebene zur Trägerschicht gelangen.
Schließlich ist es auch möglich, die wassrige Lösung in Form eines "Flüssigkeitsvorhangs" auf die betreffende Hauptfläche der Trägerschicht auftreffen zu lassen.
Vorzugsweise ist die wassrige Lösung eine Nährlösung für Mikroorganismen.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der perforierte Träger auf einer Verteilerschicht angeordnet, die nach zumindest teilweiser Benetzung bzw. Versorgung mit der wässrigen Lösung diese sowohl in ihrer Dicken- als auch Breiten- und Längenrichtung verteilt und damit auch über die Trägerschicht verteilt. Es kann insbesondere auf der Verteilerschicht ein perforierter weiterer Träger angeordnet sein.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte perforierte, bahn- bzw. blattförmige Träger, der perforierte weitere Träger und/oder die Verteilerschicht sind insbesondere hydrophil.
Bei Vertikalausrichtung der Träger-, Verteiler und Versorgerschicht kann die Verteilerschicht zur abnehmbaren Halterung der Trägerschicht dienen, die an der Verteilerschicht in Folge der Adhäsion des Flüssigkeitsfilms haftet.
Durch die Verwendung dieses Materials wird die Ernte bei gleichzeitig sehr geringer Beanspruchung des Materials erheblich vereinfacht und kostengünsti- ger. Die Verwendung einer nur für das Kulturmedium durchlässigen Trägerschicht in einem zweischichtigen System verhindert den Übergang der eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen in den Kulturmedienstrom. Dadurch wird zum einen die Auswaschung der Organismen verhindert, wodurch eine erhöhte Biomasseproduktivität resultiert. Zum anderen entfallen kostenverursachende Aufreinigungsschritte des Kulturmediums. Bei der Verwendung einer für Mikroorganismen undurchlässigen Substratschicht können außerdem Kontaminationsrisiken für die Algenkulturen verringert werden.
Der perforierte Träger, der perforierte weitere Träger und/oder die Verteilerschicht besteht insbesondere aus organischen oder anorganischen Materialien.
Der perforierte Träger, der perforierte weitere Träger und/oder die Verteilerschicht kann dabei insbesondere aus mineralischen Fasern, hydrophilen organischen Fasern oder Kombinationen davon aufgebaut sein.
Als organisches Material kommt beispielsweise Papier, Celluloseester, insbe- sondere Celluloseacetat, Cellulosemischester, Cellulose, Cellulosenitrat, Polyamide, Polyester, und/oder Polyolefine in Betracht.
Als anorganisches Material kommt zum Beispiel eine poröse Keramik und/oder Glasfasern in Betracht.
Erfindungsgemäß können nach der Kultivierung die Mikroorganismen vom perforierten Träger und/oder vom perforierten weiteren Träger durch Einwirkung mechanischer Kräfte wie Abschaben oder chemischer Behandlung wie Behandlung mit oberflächenaktiven Agenzien und/oder organischen Lösungs- mittein abgelöst werden.
In einer anderen Ausführungsform können die Mikroorganismen zusammen mit dem perforierten Träger geerntet werden. Dies kann sinnvoll sein, wenn die Mikroorganismen am Träger verbleibend aufgeschlossen werden, um Inhaltsstoffe beispielsweise durch Extraktion zu gewinnen. Die extrahierten Mikroorganismen oder Zelltrümmer können mit dem Träger mechanisch vom Extrakt getrennt werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Mikroorganismen durch Auffangen abgelöster Biomasse in fließendem Kulturmedium erhalten werden.
Die Mikroorganismen können insbesondere nach Trocknung vom porösen Träger abgelöst und danach aufgefangen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Algen und Mikroalgen. Die Erfindung findet jedoch auch Anwendung bei der Kultivierung von Blaualgen.
Von der Vorrichtungsseite her kann die Erfindung in dem Doppelschichtaufbau aus Träger und einem daran angeordneten Film aus einer wässrigen Lösung gesehen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen, ist also versehen mit: - einem perforierten Träger, der eine erste Hauptfläche und eine dieser gegenüberliegende zweite Hauptfläche aufweist, wobei die eukaryotischen Mikroorganismen auf der ersten Hauptfläche des perforierten Trägers kultivierbar sind und der perforierte Träger für die zu kultivierenden eukaryotischen Mikroorganismen im wesentlichen undurchlässig ist, und einem eine wassrige Lösung aufweisenden Film, der in Kontakt mit lediglich der zweiten Hauptfläche des Trägers steht und entlang dieser strömt, wobei die wassrige Lösung auf Grund von Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche durch den perforierten Träger hindurch zur ersten Hauptfläche transportierbar ist.
In Ergänzung eines zweischichtigen Aufbaus ist es auch möglich, einen dreischichtigen Aufbau zu wählen. Dieser Aufbau ist durch zwei Trägerschichten charakterisiert, zwischen denen der Flüssigkeitsfilm unter Kontakt mit den einander zugewandten Hauptflächen der Träger angeordnet ist. Damit sich die wassrige Lösung gleichmäßig über die zweite Hauptfläche der Trägerschicht verteilt, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine (Flüssigkeits-)VerteiΙerschicht vorgesehen, die dem Film aus wässriger Lösung ausgesetzt ist und insbesondere durch diesen "getränkt" wird. Bei der Verteilerschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Kapillarkräfte quer zur Dickenerstreckung der Trägerschicht erzeugenden Schicht, die insbesondere als Vlies aus vorzugsweise Kunststofffasern (z. B. sogenanntes Geotextil) ausgebildet sein kann. Die zweite Hauptfläche der Trägerschicht bzw. jede Trägerschicht steht in Kontakt mit der Verteilerschicht.
Im übrigen lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der zuvor beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kombinieren.
Neben der Verwendung als Vorrichtung zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen lässt sich der erfindungsgemäße Zwei- bzw. Dreilagenaufbau aber auch als Biosensor mit eukaryotischen Mikroorganismen einsetzen. Dieser Biosensor ist erfindungsgemäß versehen mit: einem perforierten Träger, der eine erste Hauptfläche und eine dieser gegenüberliegende zweite Hauptfläche aufweist, wobei die eukaryotischen Mikroorganismen auf der ersten Hauptfläche des perforierten Trägers immobilisiert kultivierbar sind und der perforierte Träger für die zu kultivierenden eukaryotischen Mikroorganismen im wesentlichen undurchlässig ist, und - einem eine wassrige Lösung aufweisenden Film, der in Kontakt mit lediglich der zweiten Hauptfläche des Trägers steht und über diese strömt, wobei die wassrige Lösung auf Grund von Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche durch den perforierten Träger hindurch zur ersten Hauptfläche transportierbar ist, - wobei die Kultivierung in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der wässrigen Lösung und/oder eines in Kontakt mit der ersten Hauptfläche des perforierten Trägers stehenden Gases erfolgt. Die auf einer der beiden Hauptflächen des Trägers kultivierbaren Mikroorganismen sind der Umgebung ausgesetzt. Ein Wachstum bzw. eine Degradation erfolgt in Folge der Zusammensetzung der wässrigen Lösung und/oder des in Kontakt mit den Mikroorganismen tretenden Gases. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die wassrige Lösung oder, allgemein ausgedrückt, einen wässrigen Lösungsstrom auf bestimmte Inhaltsstoffe hin zu untersuchen. Beispielsweise könnte man anhand des Wachstums bestimmter Mikroorganismen auf dem Träger feststellen, dass die auf der Rückseite entlangströmende wassrige Lösung bestimmte Inhaltsstoffe aufweist. Genauso ist es aber auch möglich, diese Detektion für das in Kontakt mit den Mikroorganismen stehende Umgebungsgas durchzuführen.
Der erfindungsgemäße Biosensor kann in einzelnen Ausgestaltungen die gleichen Merkmale wie die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisen. Insofern sind vorteilhafte Weiterbildungen sowohl der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch des erfindungsgemäßen Biosensors Gegenstand der einzelnen Unteransprüche der Anspruchsfassung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Kultivierungsverfahrens für Algen auf Verbundschichten mit selektiver Permeabilität,
Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung der Verbundschichtanordnung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 die Anordnung der Verbundschichten zur Verwendung als Biosensor für Gase und
Fig. 4 die Anordnung der Verbundschichten als Verwendung des Biosensors für Flüssigkeiten. Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen und Mikroalgen. Anhand dieser Figur und der vergrößerten Teildarstellung in Fig. 2 wird auch das erfindungsgemäße Verfahren deutlich.
Ein in diesem Ausführungsbeispiel vertikal angeordnetes Verbundschichtensystem 12 weist zwei Trägerschichten 14,16 auf, zwischen denen eine wassrige Lösung 18 entlang strömt. Die beiden Trägerschichten 14 sind parallel zueinander angeordnet und weisen an ihren einander abgewandten außenlie- genden ersten Hauptflächen 19 eukaryotische Mikroorganismen 20 auf. Die Strömung aus wässriger Lösung 18 (nachfolgend auch Flüssigkeitsfilm genannt) steht in Kontakt mit den einander zugewandten innenliegenden zweiten Hauptflächen 22 der beiden Trägerschichten 14. Mit Hilfe der wässrigen Lösung wird eine in Dicken- und Breitenrichtung anisotrop von der Lösung durch ström bare Verteilerschicht 23 versorgt, die ebenfalls zwischen den beiden Trägerschichten 14 und 16 angeordnet ist. Diese Verteilerschicht 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Vlies aus Kunststofffasern ausgebildet. Sie sorgt für die Verteilung der wässrigen Lösung über die zweiten Hauptflächen 22 der Trägerschichten 14,16.
Die Versorgung des Verbundschichtensystems 12 mit wässriger Lösung erfolgt über eine Zuführleitung 24, über die mittels einer Pumpe 26 aus einem Reservoir 28 wassrige Lösung gepumpt wird. Der aus dem Verbundschichtensystem 12 abfließende Teil der wässrigen Lösung 18 gelangt über eine Ablaufleitung 30 zum Reservoir 28, so dass insgesamt eine Zirkulation der wässrigen Lösung gegeben ist. Dies ist jedoch für die Erfindung nicht zwingend erforderlich. Anstelle von Zu- und Ableitungssystemen können auch andere Leitungssysteme verwendet werden.
Die beiden Trägerschichten 14 sind als Membranfilter aus beispielsweise Cellulosemischester ausgebildet, die demzufolge perforiert sind. Auf Grund dieser Perforation ist es möglich, dass die wassrige Lösung 18 auf Grund von Kapillarkraftwirkungen von der zweiten Hauptfläche 22 durch die Träger- schichten 14 auf deren erste Hauptflächen 19 gelangt, wo sie zur Versorgung der Mikroorganismen 20 dient. Bei der wässrigen Lösung 18 handelt es sich also um eine Nährlösung für die Mikroorganismen 20.
Auf Grund der Filterwirkung der Trägerschichten 14 gelangen nun keinerlei zu kultivierende Mikroorganismen in die Nährmittellösung (wassrige Lösung 18). Sämtliche zu kultivierende Mikroorganismen verbleiben also auf der ersten Hauptfläche 19 einer Trägerschicht 14.
Darüber hinaus fungiert die Trägerschicht 14 aber auch als Trennung zwischen dem Nährmittelfluss und dem Ort der Kultivierung der Mikroorganismen. Dies hat den Vorteil, dass über die Nährmittelströmung keinerlei Mikroorganismen "mitgerissen" werden können.
Durch die zuvor beschriebene Filterwirkung wird überdies verhindert, dass die Mikroorganismen 20 über die Nährmittellösung bzw. deren Strömung kontaminiert werden. So ist beispielsweise hierdurch die Gefahr der Entstehung und Ausbreitung von Pilzen bzw. Amöben oder anderen Kontaminationsorganismen deutlich herabgesetzt, die zur völligen Zerstörung der zu kultivierenden Mikro- Organismen 20 führen kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wurden anhand der Fign. 1 und 2 vorstehend für den Fall beschrieben, dass über einen Flüssigkeitsfilm (wassrige Lösung 18) direkt zwei einander gegen- überliegende und Mikroorganismen aufweisende perforierte Trägerschichten "versorgt" werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Flüssigkeitsfilm lediglich an der Rückseite eines Trägers entlang strömt, dessen Vorderseite die zu kultivierenden Mikroorganismen aufweist.
In den Fign. 3 und 4 sind zwei alternative Anordnungen zur Verwendung der Vorrichtung gemäß Fign. 1 und 2 (in Zweischichtaufbau) als Biosensor dargestellt. Gemäß Fig. 3 ist die Vorrichtung 10 in einem Messraum 32 angeordnet, dem die mit Mikroorganismen 20 versehene erste Hauptfläche 19 des Verbundschichtensystems 12 ausgesetzt ist. Die Versorgung des Verbundschichtensystems 12 mit wässriger Lösung 18 (Nährmittellösung) erfolgt so, wie am Beispiel der Fig. 1 erläutert.
Je nach Zusammensetzung des Fluids, das in dem Messraum 32 angeordnet ist (Gas oder Flüssigkeit) verändert sich das Wachstumsverhalten der Mikroorganismen 20. Indem unterschiedliche Mikroorganismen oder auch gleiche Mikroorganismen auf der Hauptfläche 19 der Trägerschicht 14 angeordnet sind, lässt sich anhand von deren Wachstumsverhalten auf die Zusammenset- zung des Fluids schließen.
Fig. 4 schließlich zeigt den Fall, dass mittels des Verbundschichtensystems 12 die Zusammensetzung der wässrigen Lösung 18 sensiert werden kann. Beispielsweise kann auf diese Weise eine zu messende Strömung 34 einer Flüssigkeit sensiert werden. Von dieser Flüssigkeit 34 wird die als wassrige Lösung 18 auf der Rückseite (Hauptfläche 22) der Trägerschicht 14 entlang strömende wassrige Lösung 18 abgezweigt und stromab wieder zugeführt. Anhand des Wachstums der Mikroorganismen 20 kann dann wiederum auf die Zusammensetzung der zu untersuchenden Flüssigkeit 34 geschlossen werden. Hierbei ist es ebenfalls möglich, dass unterschiedliche Mikroorganismen auf der Trägerschicht 14 angeordnet sind.

Claims

ANSPRUCHE
1. Verfahren zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen, Mikroalgen, oder von Blaualgen, wobei ein perforierter Träger (14) mit einer ersten Hauptfläche (19) und einer zweiten Hauptfläche (22) bereitgestellt wird, wobei der Träger (14) ein Bahnmaterial aufweist und für eukaryotische Mikroorganismen (20) oder für Blaualgen im wesentlichen undurchlässig ist, die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen auf die erste Hauptfläche (19) appliziert werden und dort ablösbar immobilisiert verbleiben, entlang der zweiten Hauptfläche (22) eine wassrige Lösung (18) strömt, ein Teil der strömenden wässrigen Lösung (18) im wesentlichen auf Grund von Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche (22) durch den Träger (14) hindurch bis an die erste Hauptfläche (19) tritt, wodurch die erste Hauptfläche (18) mit wässriger Lösung (18) versorgt wird und die applizierten eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder Blaualgen auf der ersten Hauptfläche (19) wachsen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich in dem von der wässrigen Lösung (18) gebildeten Film eine die wassrige Lösung (18) über die zweite Hauptfläche (22) des oder jedes perforierten Trägers (14,16) verteilende Verteilerschicht (23) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verteilerschicht (23) ein Vlies aus insbesondere Glas- oder Kunststofffasern, und insbesondere ein Geotextil ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der perforierte Träger (14), der weitere perforierte Träger (16) und/oder die Verteilerschicht (23), sofern vorhanden, hydrophil ist/sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der perforierte Träger (14), der weitere perforierte Träger (16) und/oder die Verteilerschicht (23), sofern vorhanden, mineralische Fasern, hydrophile organische Fasern, insbesondere organische oder anorganische Materialien, oder Kombinationen davon aufweist.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Träger (10) mit einer ersten Hauptfläche (19) und einer zweiten Hauptfläche (22) bereitgestellt wird, wobei der weitere Träger (10) ebenfalls ein Bahnmaterial aufweist und für eukaryotische Mikroorganismen (20) oder Blaualgen im wesentlichen undurchlässig ist, und auf die erste Hauptfläche (19) des weiteren Trägers (10) die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder Blaualgen appliziert werden und dort ablösbar immobilisiert verbleiben, dass beide Träger (10) mit ihren zweiten Hauptflächen (22) einander zugewandt und zueinander im wesentlichen parallel angeordnet werden und dass die wassrige Lösung zwischen die zweite Hauptflächen (22) der beiden Träger (10) eingebracht wird und zwischen diesen Hauptflächen (22) unter Kontakt mit ihnen strömt.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach der Kultivierung die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen vom perforierten Träger (14) und/oder vom weiteren perforierten Träger (16) durch Einwirkung mechanischer Kräfte wie Abschaben oder chemischer Behandlung wie Behandlung mit oberflächenaktiven Agenzien und/oder organischen Lösungsmitteln abgelöst werden, die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen zusammen mit dem perforierten Träger (14) geerntet werden, die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen durch Auffangen abgelöster Biomasse in fließendem Kulturmedium geerntet werden und/oder wobei die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen nach Trocknung vom porösen Träger (14) sich ablösen und danach aufgefangen werden.
8. Vorrichtung zur Kultivierung von eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen, Mikroalgen, oder von Blaualgen, mit einem perforierten Träger (14), der eine erste Hauptfläche (19) und eine dieser gegenüberliegende zweite Hauptfläche (22) aufweist, wobei die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder Blaualgen auf der ersten Hauptfläche (19) des perforierten Trägers (14) kultivierbar sind und der perforierte Träger (14) für die zu kultivierenden eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder Blaualgen im wesentlichen undurchlässig ist, und einem eine wassrige Lösung (18) aufweisenden Film, der in Kontakt mit lediglich der zweiten Hauptfläche (22) des Trägers (14) steht und entlang dieser strömt, wobei die wassrige Lösung (18) auf Grund von Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche (22) durch den perforierten Träger (14) hindurch zur ersten Hauptfläche (19) transportierbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen weiteren perforierten Träger (16), der eine erste Hauptfläche (19) und eine dieser gegenüberliegende zweite Hauptfläche (22) aufweist, wobei eukaryotische Mikroorganismen (20) oder Blaualgen auf der ersten Hauptfläche des weiteren perforierten Trägers (16) kultivierbar sind und der weitere perforierte Träger (16) für die zu kultivierenden eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder Blaualgen im wesentlichen undurchlässig ist und wobei die zweiten Hauptflächen (22) beider Träger (14,16) einander zugewandt und durch den die wassrige Lösung (18) aufweisenden Film voneinander beabstandet sind.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem von der wässrigen Lösung (18) gebildeten Film eine die wassrige Lösung (18) über die zweite Hauptfläche (22) des oder jedes perforierten Trägers (14,16) verteilende Verteilerschicht (23) befindet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerschicht (23) ein Vlies aus insbesondere Glas- oder Kunststofffasern, und insbesondere ein Geotextil ist.
12. Biosensor mit eukaryotischen Mikroorganismen, insbesondere Algen, Mikroalgen, oder mit Blaualgen, mit einem perforierten Träger (14), der eine erste Hauptfläche (19) und eine dieser gegenüberliegende zweite Hauptfläche (22) aufweist, wobei die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen auf der ersten Hauptfläche (19) des perforierten Trägers (14) immobilisiert kultivierbar sind und der perforierte Träger (14) für die zu kultivierenden eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen im wesentlichen undurchlässig ist, und einem eine wassrige Lösung (18) aufweisenden Film, der in Kontakt mit lediglich der zweiten Hauptfläche (22) des Trägers (14) steht und über diese strömt, wobei die wassrige Lösung (18) auf Grund von Kapillarkräften von der zweiten Hauptfläche (12) durch den perforierten Träger (14) hindurch zur ersten Hauptfläche (19) transportierbar ist, wobei die Kultivierung in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der wässrigen Lösung und/oder eines in Kontakt mit der ersten Hauptfläche (19) des perforierten Trägers (14) und/oder der eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder der Blaualgen stehenden Fluids erfolgt.
13. Biosensor nach Anspruchl2, gekennzeichnet durch einen weiteren perforierten Träger (16), der eine erste Hauptfläche (19) und eine dieser gegenüberliegende zweite Hauptfläche (22) aufweist, wobei eukaryotische Mikroorganismen (20) oder Blaualgen auf der ersten Hauptfläche (19) des weiteren perforierten Trägers (16) kultivierbar sind und der weitere perforierte Träger (16) für die zu kultivierenden eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder Blaualgen im wesentlichen undurchlässig ist und wobei die zweiten Hauptflächen (22) beider Träger (14,16) einander zugewandt und durch den von der wässrigen Lösung (18) gebildeten Film voneinander beabstandet sind.
14. Biosensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem die wassrige Lösung (18) aufweisenden Film eine die wassrige Lösung (18) über die zweite Hauptfläche (22) des oder jedes perforierten Trägers (14,16) verteilende Verteilerschicht (23) befindet.
15. Biosensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerschicht (23) ein Vlies aus insbesondere Glas- oder Kunststofffasern, insbesondere ein Geotextil ist.
16. Biosensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wassrige Lösung (18) eine Nährlösung für die eukaryotischen Mikroorganismen (20) oder die Blaualgen aufweist.
17. Biosensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder perforierte Träger (14,16) und, falls vorhanden, die Verteilerschicht (23) hydrophil ist/sind.
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