@misc{DombrowskiPoppPetrick, author = {Dombrowski, Lilli and Popp, Roman and Petrick, Ingolf}, title = {Untersuchungen zum Einsatz des Prozesswassers aus dem HTL-Prozess als N{\"a}hrmedium f{\"u}r das Mikroalgenwachstum}, publisher = {DECHEMA}, address = {Frankfurt, M.}, pages = {S. 31}, language = {de} } @misc{ReimannRoedigerSteinetal., author = {Reimann, Ronny and R{\"o}diger, Stefan and Stein, Erhard and Kilian, Andr{\`e} and Dittrich, Corinne and Petrick, Ingolf}, title = {Die Beschreibung der Fluiddynamik und der Lichtintensit{\"a}t im neuen MULT Reaktor}, publisher = {DECHEMA}, address = {Frankfurt, M.}, pages = {S. 30}, language = {de} } @incollection{Petrick, author = {Petrick, Ingolf}, title = {Algal Biorefineries}, series = {Industrial Biorefineries and White Biotechnology}, booktitle = {Industrial Biorefineries and White Biotechnology}, editor = {Pandey, Ashor and H{\"o}fer, Rainer and Taherzadeh, Mohammad and Nampoothiri, K. Madhavan and Larroche, Christian}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam [u.a.]}, isbn = {978-0-444-63453-5}, pages = {35 -- 90}, language = {en} } @inproceedings{PetrickHofer, author = {Petrick, Ingolf and Hofer, Wolfgang}, title = {Verarbeitung von Algen zu Kerosin}, series = {Algen im Aufwind, 9. Bundesalgenstammtisch, 26. und 27. September 2016, Forschungszentrum J{\"u}lich}, booktitle = {Algen im Aufwind, 9. Bundesalgenstammtisch, 26. und 27. September 2016, Forschungszentrum J{\"u}lich}, publisher = {DECHEMA}, address = {Frankfurt am Main}, abstract = {In diesem Tandamvortrag wird im ersten Teil die Gewinnung eines an Neutrallipiden reichen Algenextraktes sowie im zweiten Teil dessen Umwandlung in Kerosin beschrieben. Das Hauptziel im Teilprojekt „Downstream - Processing" des Projektes AUFWIND war Entwicklung eines kosteng{\"u}nstigen Verfahrens zur Gewinnung der Lipide unter Ber{\"u}cksichtigung der Erfordernisse der Kraftstoffproduktion, wie z.B. geringer Phosphorgehalt. Ausgangspunkt war die am FZJ produzierte und auf ca. 25 Ma\% TS entw{\"a}sserte Algenbiomasse. Im Ergebnis konnte ein zweistufiges Verfahren, dass ohne Zellaufschluss in der ersten Stufe mit dem polaren L{\"o}semittel Ethanol bei Raumtemperatur und in der zweiten Stufe mit dem unpolaren L{\"o}semittel Hexan nahe Siedetemperatur arbeitet, abgeleitet werden. Es k{\"o}nnen ca. 75 Ma\% der Neutrallipide gewonnen werden und die ca. 80 Ma\% des Extraktes beinhalten.}, language = {de} } @inproceedings{WollmerstaedtKuchlingKuretietal., author = {Wollmerst{\"a}dt, Hendrik and Kuchling, Thomas and Kureti, Sven and Dombrowski, Lilli and Petrick, Ingolf}, title = {Gewinnung von Kraftstoffen aus Mikroalgen}, series = {Tagungsband, 10. Rostocker Bioenergieforum, 16. und 17. Juni 2016 an der Universit{\"a}t Rostock}, booktitle = {Tagungsband, 10. Rostocker Bioenergieforum, 16. und 17. Juni 2016 an der Universit{\"a}t Rostock}, publisher = {Universit{\"a}t, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult{\"a}t}, address = {Rostock}, isbn = {978-3-86009-433-4}, pages = {165 -- 174}, language = {de} } @misc{JungNghinaunyeWaldecketal., author = {Jung, C. G. H. and Nghinaunye, Theopolina and Waldeck, Peter and Braune, Steffen and Petrick, Ingolf and K{\"u}pper, Jan-Heiner and Jung, Friedrich}, title = {Decarbonization of Arthrospira platensis production by using atmospheric CO2 as an exclusive carbon source: proof of principle}, series = {International Journal of Environmental Science and Technology}, journal = {International Journal of Environmental Science and Technology}, issn = {1735-2630}, doi = {10.1007/s13762-023-05215-x}, abstract = {There is an urgent need to develop technologies for removing CO2 from the atmosphere to combat climate change. Microalgae and cyanobacteria, such as Arthrospira platensis (AP), have shown promise due to their high photoautotrophic biomass production. Conventional AP culture media are supplemented with high concentrations of NaHCO3 since AP utilizes as a carbon source. These culture conditions result in significant amounts of CO2 escaping into the atmosphere, instead of being sequestered during cultivation. Here, we investigated whether ambient air (0.042\% CO2) can be used for growing AP in a culture medium lacking a fossil-based carbon source. AP was cultured in 2 L glass bioreactors containing: (1) Zarrouk medium with 16.8 g/L NaHCO3 and aeration with 0.236 vvm air with 2\% CO2 ("NaHCO3/CO2-based") to compensate carbon loss due to CO2 outgassing, and (2) Zarrouk medium without NaHCO3 and a gas flow with ambient air (0.926 vvm) as the only carbon source ("air-based"). The air-based production resulted in the biofixation of 3.78 gCO2/L during the linear growth phase. With NaHCO3/CO2-based production, a comparable amount of 3.42 gCO2/L was obtained while 659.12 g of CO2 was released into the atmosphere. Total protein, phycocyanin, chlorophyll-a, and carotenoids were present in similar or increased amounts in AP produced by the air-based method. We concluded that cultivation of AP with Zarrouk medium lacking NaHCO3 but using ambient air with atmospheric CO2 as the only carbon source is possible without reducing productivity. These results improve our understanding of how atmospheric CO2 can be reduced by culturing AP.}, language = {en} } @misc{JungWaldeckPetricketal., author = {Jung, Conrad H. G. and Waldeck, Peter and Petrick, Ingolf and Akinwunmi, Mosunmol and Braune, Steffen and Jung, Friedrich and K{\"u}pper, Jan-Heiner}, title = {Light-induced changes in the morphology and fluorescence of Arthrospira platensis}, series = {Clinical Hemorheology and Microcirculation}, volume = {9}, journal = {Clinical Hemorheology and Microcirculation}, number = {1}, issn = {1386-0291}, doi = {10.3233/JCB-239001}, pages = {71 -- 77}, abstract = {The cyanobacterium Arthrospira platensis is a well-known source of bioactive substances. Growth and the generation of bioactive ingredients of Arthrospira platensis depend mainly on the quantity of light in a controlled environment. Photoinhibition is a time, nutrient, and light intensity-dependent decrease in photosynthetic efficiency. However, too strong illumination can induce two harmful effects: (1) photoinhibition as a reduction in photosynthetic rate and (2) photooxidation which can have lethal effects on the cells, and which can lead to total loss of the culture. The results of this microscopical study demonstrate, that under the procedures described and very high photon flux den-sities, not only a decrease in the photosynthetic efficiency but beyond, also destruction of Arthrospira platensis can occur.}, language = {en} } @misc{JungWaldeckPetricketal., author = {Jung, Conrad H. G. and Waldeck, Peter and Petrick, Ingolf and Braune, Steffen and K{\"u}pper, Jan-Heiner and Jung, Friedrich}, title = {Bioreactor for the cultivation of Arthrospira platensis under controlled conditions}, series = {Journal of Cellular Biotechnology}, volume = {7}, journal = {Journal of Cellular Biotechnology}, number = {1}, doi = {10.3233/JCB-210032}, pages = {35 -- 40}, abstract = {A vertical flat-type bioreactor consisting of transparent polyethylene (food safe) was constructed, which is characterized by a flexible design and allows the adjustment of a light path of 1 cm - 8.5 cm and a working volume of 1.5 l - 4 l. To characterize the performance of the bioreactor, cultivation experiments were performed with the cyanobacterium Arthrospira platensis (AP). The growth was assessed continuously by monitoring optical density and intermittently by measuring the dry weight of the AP biomass. An on-line measurement technique for estimating biomass production rate in a photosynthetic microalgae culture was developed. The oxygen produced by AP in the culture medium was flushed out sparging using a mixture of air and CO2 (1\%). Factors which might influence the AP growth were monitored: pH, temperature, oxygen concentration and the filling level were corrected automatically to compensate evaporation losses. As an example, the huge influence of the light intensity on the AP growth was tested. The increase of the photon flux density of 15 to 1200μmol/(l · d) led to a 22-fold increase of the productivity and a 3.1-fold shorter doubling time. Using an online measurement technique - together with the control of the growth process via a wireless local area network (WLAN) router and virtual private network - allows monitoring the growth of Arthrospira platensis remotely.}, language = {en} } @misc{WollmerstaedtKuchlingDombrowskietal., author = {Wollmerst{\"a}dt, Hendrik and Kuchling, Thomas and Dombrowski, Lilli and Petrick, Ingolf and Kureti, Sven}, title = {Fl{\"u}ssige Energietr{\"a}ger aus Mikroalgen}, series = {Erd{\"o}l, Erdgas, Kohle}, volume = {135}, journal = {Erd{\"o}l, Erdgas, Kohle}, number = {1}, issn = {0179-3187}, pages = {27 -- 34}, abstract = {Mikroalgen haben im Vergleich zu Landpflanzen eine wesentlich h{\"o}here Biomasseproduktivit{\"a}t. Als photoautotrophe Organismen assimilieren sie in der Wachstumsphase Kohlendioxid und k{\"o}nnen auf landwirtschaftlich schlecht bzw. nicht nutzbaren Fl{\"a}chen kultiviert werden. Dies macht Mikroalgen als nachwachsenden Rohstoff sowohl f{\"u}r eine nachhaltige Energiewirtschaft als auch f{\"u}r die Produktion von Chemieprodukten interessant. Der Artikel berichtet {\"u}ber eine 2-stufige Technologie, mit der etwa 60 \% der in den Algen gebundenen Energie in ein Endprodukt, das zu etwa 90 \% aus Naphtha- und Mitteldestillatkomponenten besteht, {\"u}berf{\"u}hrt werden kann. Zun{\"a}chst wird die feuchte Biomasse unter nahekritischen Bedingungen des Wassers in ein schwer{\"o}lartiges »Biocrude« gewandelt(Hydrothermale Verfl{\"u}ssigung). Die weitere Veredlung erfolgt durch Hydrierung und kann prinzipiell in bestehende Raffinerieprozesse integriert werden.}, language = {de} } @techreport{WollmerstaedtKuchlingDombrowskietal., author = {Wollmerst{\"a}dt, Hendrik and Kuchling, Thomas and Dombrowski, Lilli and Kureti, Sven and Petrick, Ingolf}, title = {Konversion von Mikroalgen zu Kraftstoffen bzw. Kraftstoffkomponenten}, publisher = {Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft f{\"u}r Erd{\"o}l, Erdgas und Kohle e.V.}, address = {Hamburg}, isbn = {978-3-941721-95-1}, pages = {91}, abstract = {Gegenstand des DGMK-Projektes 777 war die wissenschaftliche Durchdringung eines zweistufigen Prozesses zur Wandlung der gesamten feuchten Algenbiomasse in hochwertige Kraftstoffe bzw. Kraftstoffkomponenten. In der ersten Stufe wird die feuchte Biomasse thermochemisch in ein schwer{\"o}lartiges Produkt - sogenanntes Biocrude - umgewandelt (Hydrothermale Verfl{\"u}ssigung). Dabei wird bereits ein großer Teil der in der Biomasse enthaltenen Heteroelemente ohne Einsatz von Wasserstoff eliminiert. In der zweiten Stufe erfolgt schließlich das Upgrading zu einsatzf{\"a}higen Kraftstoffkomponenten durch hydrierende Verfahren (Hydrotreating). Im Projekt wurden grundlegende Untersuchungen sowohl zum Parametereinfluss auf beide Stufen als auch zur Abh{\"a}ngigkeit der Produktausbeute und -eigenschaften nach dem Hydrotreating von den Reaktionsbedingungen bei der Hydrothermalen Verfl{\"u}ssigung durchgef{\"u}hrt. Das Ziel bestand darin, die Prozesskette insgesamt bez{\"u}glich Ausbeute und Qualit{\"a}t der Produkte sowie dem Wasserstoffverbrauch zu optimieren. Durch Einsatz verschiedener Methoden der instrumentellen Analytik konnten die sehr komplex aufgebauten Edukte und Produkte stofflich/chemisch umfassend charakterisiert und das Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die ablaufenden Reaktionen vertieft werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass etwa ein Drittel der Algenbiomasse in nahezu heteroatomfreie Naphtha- und Mitteldestillatfraktionen {\"u}berf{\"u}hrt werden kann. Die energetische Ausbeute bzgl. der in den Mikroalgen chemisch gebundenen Energie betr{\"a}gt sogar ca. 60 \%, selbst unter Ber{\"u}cksichtigung der erforderlichen Wasserstoffbereitstellung. Eine auf den experimentellen Ergebnissen beruhende wirtschaftliche Analyse zeigte, dass f{\"u}r eine Produktionsanlage (Kapazit{\"a}t 100 kt Hydrierprodukt pro Jahr) bei einem zuk{\"u}nftig als realistisch erachteten Biomassepreis von 0,30 €/kg Kraftstoffe zum Preis von unter 2 € pro Liter hergestellt werden k{\"o}nnten. Diese Kosten liegen in der gleichen Gr{\"o}ßenordnung wie sie gegenw{\"a}rtig f{\"u}r Power-to-Liquid-Technologien diskutiert wird.}, language = {de} }