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Mikrobieller Sensor für Biogasanlagen

Biosensor wandelt Konzentration detektierter Komponenten direkt in ein Stromsignal um.

Biosensoren werden überall dort eingesetzt, wo eine genaue Kontrolle von Analyten für den reibungslosen Ablauf chemischer Prozesse relevant ist, unter anderem im Umwelt-, Lebensmittel- und biomedizinischen Bereich. Sie arbeiten mit einer biologischen Komponente, wie zum Beispiel Bakterien, die auf die Konzentration eines chemischen Stoffes mit der Erzeugung von optischen oder elektronischen Signalen reagieren.Am Institut für angewandte Biologie des KIT wurde ein elektronischer Biosensor entwickelt, der sich durch seine einfache Anwendbarkeit und seine hohe Genauigkeit von herkömmlichen elektronischen und optischen Biosensoren deutlich abhebt. Die Erfindung ermöglicht eine preiswerte Detektion von Stoffen über einen Strom , der ohne Mediator auf eine kostengünstige Graphitelektrode übertragen wird. Die Forscher haben spezielle Bakterien mit einem "Spürsinn" für bestimmte Stoffe wie den Zucker Arabinose entwickelt. Diese Bakterien leben von einer besonderen Form der Atmung, bei der die Elektronen nicht wie beim Menschen auf Sauerstoff übertragen werden, sondern auf Elektroden. Wenn die Organismen atmen, produzieren sie daher Strom. Die Forscher haben einen dieser Bakterienstämme dahingehend weiterentwickelt, dass er bei Anwesenheit und in Abhängigkeit der Konzentration bestimmter Stoffe mehr oder weniger atmet und damit auch mehr oder weniger Strom produziert. Da Bakterien eine Vielzahl unterschiedlicher Stoffe erkennen können, ist der Sensor überaus flexibel. Es muss lediglich die Information für das Erkennen mit dem Modul für die Atmung "genetisch" verschaltet werden. Dieses Grundprinzip lässt sich auch auf eine Vielzahl anderer Analyte übertragen, so dass der Sensor vielfältig einsetzbar ist. Die Forscher arbeiten an einer Weiterentwicklung hin zu einer quantitativen Detektion von Fettsäuren. Dies würde eine Anwendung des Sensors bei der Biogasgewinnung ermöglichen. Bestimmte Fettsäuren sind hier ein eindeutiges Signal für eine Prozessstörung, welche hohe Kosten verursachen kann. Bislang gibt es für die Detektion dieser Fettsäuren  jedoch noch keine etablierte preisgünstige Lösung. Das Institut für angewandte Biologie sucht Partner zum industriellen Einsatz des Verfahrens.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

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