Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-Mit der Inbetriebnahme einer neuartigen Anlage, die eine niederenergetische Elektronenstrahlquelle mit einem Bioreaktor kombiniert, erschließt das Fraunhofer FEP ein neues Feld an der Schnittstelle von Elektronenstrahl- und Biotechnologie. Die entwickelte Hybridtechnologie ermöglicht es, biologische Prozesse in Flüssigkeiten gezielt durch beschleunigte Elektronen zu beeinflussen – eine wichtige Grundlage für innovative Anwendungen in der Bioökonomie und Umwelttechnik.
Die Technologie basiert auf einer Kernkompetenz des Fraunhofer FEP: der Elektronenstrahltechnologie. Durch die Kopplung an einen Bioreaktor entsteht eine flexible, skalierbare Plattform, mit der unterschiedliche Flüssigkeitsvolumina energieeffizient behandelt werden können. Dosis, Dosisrate und Eindringtiefe des Elektronenstrahls lassen sich präzise steuern. Die kompakte, sichere und modulare Bauweise erlaubt den Einsatz auch in sensiblen Umgebungen und die perspektivische Übertragung auf größere Reaktorsysteme. Damit leistet die Technologie einen Beitrag zur Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie, indem sie Bioprozesse optimiert und biologische Ressourcen effizienter nutzbar macht.
Ein zentrales Anwendungsfeld ist die Biolaugung, also die mikrobielle Gewinnung von Metallen aus Erzen und industriellen Reststoffen. Durch spezialisierte Mikroorganismen lassen sich Metalle wie Kupfer, Indium oder Vanadium aus schwer löslichen Metallsulfiden herauslösen – deutlich energieärmer und ohne giftige oder klimaschädliche Emissionen im Vergleich zu klassischen Verfahren. Erste Untersuchungen am Fraunhofer FEP zeigen, dass die Elektronenstrahl-Bestrahlung die Effizienz der Kupfer-Biolaugung um rund 10 Prozent steigern kann, ohne das Wachstum der Bakterien zu beeinträchtigen. Die Ausbeute an gelöstem Kupfer erhöht sich im Vergleich zu unbehandelten Ansätzen – ein wichtiger Schritt hin zu einer wirtschaftlicheren und nachhaltigeren Rückgewinnung wertvoller Metalle aus armen Erzen und Recyclingmaterialien.
Neben der Metallgewinnung eröffnet die Hybridtechnologie Potenziale für weitere Anwendungen, etwa in der Abwasserbehandlung, der Produktion von Biopolymeren oder der Sterilisation sensibler Produkte.
Das Fraunhofer FEP unterstützt Industrie- und Forschungspartner bei der Anpassung und Implementierung der Technologie – von Machbarkeitsstudien über die Entwicklung geeigneter Testregimes und mikrobiologischer Validierungen bis hin zur Untersuchung der Elektronenwirkung auf verschiedene biologische Systeme. Mit der neuen Anlage steht eine leistungsfähige Plattform bereit, um gemeinsam mit Partnern zukunftsweisende Lösungen für Ressourcenschonung, Rohstoffsicherung und Umweltschutz zu entwickeln.