Infrastruktur & Labore
Bioprozesstechniklabor
Verantwortliche Person: Morgan Emily Uland.
Ein zentraler Schwerpunkt unseres Forschungsprogramms ist die Controlled Environment Agriculture (CEA, zu Deutsch: Landwirtschaft unter kontrollierten Bedingungen). Dabei legen wir den Fokus auf die Optimierung von stofflichen und energetischen Ressourcen, die Entwicklung digitaler Zwillinge (mechanistische, hybride und KI-gesteuerte Modellierung), die Bioprozessentwicklung (up- und downstream) sowie intelligente Überwachungssysteme (einschließlich Fehlerdiagnose, Entwicklung von Soft-Sensoren und Sensor-Fusionsstrategien) von Bioprozessen.
Unser Labor für Bioverfahrenstechnik ist mit modernen Technologien ausgestattet. Dazu gehören Verfahrensstufen zur Vorbehandlung von Feststoffen und Flüssigkeiten sowie zur Biomasseproduktion (phototroph, heterotroph) im Labormaßstab sowie hochauflösende Analysegeräte.
Kultivierungs- und Bioprozesstechniksystemen
- Indoor-Vertikal-Farming-Einheiten für kontrollierte hydroponischen Pflanzenkultivierung und Umgebungsmodulationsexperimente
- Gerührter Bioreaktore im Labormaßstab (0,25 – 10 l) für heterotrophische Kultivierung von Mikroorganismen
- Photobioreaktor im Labormaßstab (2 l) und Hochdurchsatz-Parallel-Photobioreaktoren (10 – 25 ml) für Screening von phototropischen Organismen und Prozessoptimierung
Analytik
- Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) zur Profilierung von flüchtigen Verbindungen und online Analyse von Bioreaktorabgasen
- Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) zur Analyse von nicht-flüchtigen Metaboliten
- Nahtiefrot (NIR) Spektroskopie zur schnellen Analyse der Zusammensetzung von Makroelementen in Feststoffen und Biomasse-Slurrys
- Pulsamplitudenmodulation (PAM) Flurometer für Bestimmung von photosynthetischen Aktivitäten
- HACH-Lange Photometer für schnelle chemischen und Nährstofftests
Upstream Processing Infrastruktur
- Kugelmühle zum Zellaufschluss
- Trockenofen
- Sicherheitswerkbank Klasse II
- Autoklav zur Sterilisierung
Downstream Processing Infrastruktur
- Filtrationsysteme
- Gefriertrockner (Lyophilisator)
- Thermoschüttler zur kontrollierten Mischung und Inkubation
- Mehrere Zentrifugen zur Trennung von Biomassen und zur Probenvorbereitung
Circular Bioconversion and Bioeconomy Facility
Verantwortliche Person: Dr.-Ing. Felix Krujatz.
Um die Möglichkeiten zur Kopplung der Produktion verschiedener Formen von Biomasse (z. B. Insekten, Pflanzen , Algen und Fische) mit Blick auf potenzielle industrielle Anwendungen zu untersuchen, entsteht an der TU Chemnitz derzeit eine Circular Bioconversion and Bioeconomy Facility. Mit Hilfe dieser Technologieplattform können wir alle Input- und Output-Ströme der Biomasseproduktion überwachen und kontrollieren.
Die Anlage ist speziell mit experimenteller Forschungsinfrastruktur im Technikumsmaßstab konzipiert und ausgestattet, u.a.:
- Klimakammern für die kontrollierte Produktion von Biomassen (v.a. Insekten, Pilzen und Pflanzen),
- Indoor-Vertikal-Farming-Einheiten für die kontrollierte hydroponische Pflanzenkultivierung und Umgebungsmodulationsexperimente,
- Photobioreaktor-Anlagen (2x 100L) zur Kultivierung von Mikroalgen im technischen Maßstab,
- Anlage zur Behandlung von Feststoffen und Flüssigkeiten mittels gepulster elektrische Felder (engl. Pulsed Electric Field oder PEF),
- Technische Ausrüstung für die mechanische Aufbereitung von Prozesswassern
Regelungstechnisches Labor
Verantwortliche Person: Thomas Göhrt.
Die Professur verfügt über diverse Versuchsaufbauten und Ausrüstung. Diese umfassen beispielsweise:
- Kleinwerkstatt für Prototypenbau (Wachstumskammern, Bioreaktoren)
- 3D-Drucker (Creality CR10S)
- Pendel-Wagen-System (Quanser)
- Rotatorisches Pendel (Quanser)
- Magnetlagerung (Quanser)
- Sensorfahrzeug
- Praktikumsversuche für Zweitank, Temperaturregelung und Füllstandsregelung
IT-Infrastruktur
Verantwortliche Person: Alexander Kobelski.
Die Professur verfügt über mehrere rechenstarke Ressourcen, um Aufgaben in den Bereichen künstliche Intelligenz, Bildverarbeitung und modellprädiktive Regelung zu bearbeiten. Dazu gehören:
- Eine Datenbank, angeschlossen an eine IoT Infrastruktur für eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle
- Rechenstarke Hardware welche für Datenauswertung, Optimierung, Computer Vision sowie diverse KI-Anwendung verwendet werden kann
- Zugang zu Industrie-Standard-Software wie Matlab und AutoCAD