Was ist ein Bioreaktor?
Ein Bioreaktor ist ein Behälter, in dem Organismen aufbewahrt werden, um ihre natürlichen biochemischen Prozesse zu nutzen. Ein einfaches und bekanntes Beispiel für einen Bioreaktor ist ein Gärtank für Bier, in dem bestimmte Mikroorganismen zum Gedeihen angeregt werden, wodurch der Tankinhalt fermentiert und ein brauchbares Endprodukt entsteht. Es gibt eine Reihe von Arten von Bioreaktoren, die für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, von der Verarbeitung fester Abfälle bis zur Herstellung von Arzneimitteln.
In einem Chargen-Bioreaktor wird alles auf einmal in eine kontrollierte und versiegelte Umgebung gegeben, und die biochemischen Reaktionen können ihren Lauf nehmen, bevor der Reaktor geöffnet wird, so dass der Inhalt extrahiert und verwendet, entsorgt oder weitere Prozesse durchgeführt werden können. Andere arbeiten mit einem kontinuierlichen Flussverfahren, bei dem die Materialien ständig durch den Bioreaktor fließen. Beispielsweise verwenden Abfallbehandlungsanlagen einen kontinuierlichen Fluss, um festen Abfall zu verarbeiten.
Beim Bau eines Bioreaktors müssen eine Reihe von Kriterien erfüllt sein. Damit das Gerät wirksam ist, müssen die Bedingungen genau kontrolliert werden. Dies bedeutet, dass Temperatur, Lichtstärke, Feuchtigkeit, Sauerstoff und andere Bestandteile der Umgebung auf angemessene Weise gemindert werden können. Es ist auch wichtig, den Inhalt von Verunreinigungen zu isolieren, damit der Bioreaktor ordnungsgemäß funktioniert und keine nachteiligen Reaktionen auftreten. In Bier kann zum Beispiel das Einbringen der falschen Mikroorganismen das Bier sauer machen.
Die Umwandlung von organischen Abfällen wie Kompost oder festen Abfällen ist eine häufige Anwendung für Bioreaktoren. Bei ordnungsgemäßer Bauweise kann der Reaktor den Abbauprozess erheblich beschleunigen, was zur Gesamteffizienz beiträgt. Bioreaktoren werden auch verwendet, um das Wachstum zu fördern, beispielsweise bei der Herstellung von Gewebekulturen oder der Kultivierung spezifischer Pilze, die in Pharmazeutika verwendet werden. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, ein kundenspezifisches Gerät zu entwickeln, um die spezifischen Anforderungen einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. In diesem Fall sind in der Regel die Fähigkeiten eines Biochemikers erforderlich.
Die Forscher entwickeln ständig neue Anwendungen für die Bioreaktortechnologie. Beispielsweise könnten diese Vorrichtungen möglicherweise zur Energieerzeugung oder zum Züchten von Gewebe- und Knochentransplantaten verwendet werden. Die chemische Produktion kann abhängig von den hergestellten Verbindungen in hohem Maße auf Bioreaktoren angewiesen sein, ebenso wie die großtechnische Aufbereitung von Kompost und Gartenabfällen für Kommunen. Viele Experimente wurden auch mit Bioreaktoren in herausfordernden Umgebungen wie dem Weltraum durchgeführt, um mehr über biochemische Prozesse zu erfahren und nützliche wissenschaftliche Informationen zu generieren.