Erweiterung Versuchstand und Algenkulturen
Durch die Erweiterung des Versuchsstandes um einen zweiten Photobioreaktor konnte zum einen ein redundantes System aufgebaut werden und zum anderen eine didaktisch verbesserte Einteilung der studentischen Versuchsgruppen (auch mit neuen Algenstämmen) erzielt werden.
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Beschreibung
Herausforderung
Nach ersten Versuchsläufen mit studentischen Sechsergruppen zeigte sich, dass das Arbeiten am Reaktor nicht individuell genug ist. Die anfängliche Überlegung, dass mehrere Dreiergruppen über das Semester verteilt hintereinander am Reaktor arbeiten, erwies sich als nicht praktikabel, u.a. wegen des Stundenplans.
Zum Lehrangebot gehören auch Möglichkeiten zur Durchführung individueller Projekt- und Bachelorarbeiten, was bei Dauerbelegung des einzigen Reaktors nur eingeschränkt möglich war.
Herangehensweise
Mit der Erweiterung auf einen zweiten Reaktor und der Etablierung eines zusätzlichen Algenstammes (mit neuen, anderen Eigenschaften) konnten die nötige Flexibilität und Variationsmöglichkeiten für die studen-tische Bearbeitung geschaffen werden. Nun ist es möglich maximal 16 Studierende pro Semester am Versuchstand zu betreuen. Dabei können die Studierenden in je zwei, nacheinander arbeitende Dreier-gruppen eingeteilt werden. Neben der „Standard-Alge“ Chlorella vulgaris konnte mit der neuen Alge Hae-matococcus pluvialis das Spektrum an Produkten und Prozesseinstellungen erweitert werden. Die neue Alge besitzt die Fähigkeit unter Stress, hervorgerufen durch schlechtere Prozessbedingungen, die Farbe in Rot zu ändern. Damit ist die Sichtbarmachung falscher Prozessparameter möglich. Durch die Erweiterung auf den zweiten Reaktor sind nun auch zusätzliche, zeitversetzte Möglichkeiten für studentische Projekt- und Abschlussarbeiten gegeben.
Zusammenhang
Diese Maßnahme wurde während der Entwicklung und Fertigung der Versuchsanlagen im Rahmen des Teilprojekts „Das virtuelle, ferngesteuerte Labor für Mikroalgen“ erprobt und hat sich in der Praxis bewährt.
Ziel war die Planung einer Laborlehrveranstaltung für den Bachelorstudiengang „Biotechnologie“. Hierzu wurde ein fernsteuerbarer Versuchsaufbau mit umfangreicher mess- und steuerungstechnischer Ausstattung entwickelt, wodurch das Algenwachstum aus der Ferne überwacht, gesteuert und optimiert we
Voraussetzung
Die Mitarbeitenden müssen über biologische und biotechnische Kenntnisse verfügen und zum interdiszip-linären Arbeiten mit anderen Mitarbeitenden, z.B. aus der Informationstechnik, befähigt sein.
Eignung
Die erweiterte Hardware wurde mit mehreren Studierendengruppen erprobt und für sehr gut befunden.
Die neuen Möglichkeiten zur Einteilung kleinerer Versuchsgruppen erlaubt eine intensivere Betreuung durch das Lehrpersonal und damit ein entspannteres und effektiveres Arbeiten.
Die Evaluationsergebnisse aus den studentischen Umfragen belegen die Sinnhaftigkeit der durchgeführ-ten Maßnahmen.
Diese didaktisch sinnvolle Labor-Gruppeneinteilung lässt sich einfach auf andere, ähnliche Anwendungen bzw. Laborversuche übertragen.
Vorgehen/Schritte
Bevor ein detaillierter Kosten- und Arbeitsplan ausgearbeitet wird, sollten verschiedene Anwendungs-Szenarien durchgespielt werden. Wenn aus didaktischer Sicht kleine studentischen Arbeitsgruppen ge-fordert werden, spielt die Frage der Belegungszeiten eines Versuchsstandes und die zeitliche Abbildung im Stundenplan eine entscheidende Rolle. Dann ist unter Umständen eine Vervielfältigung des Versuchs-Equipments notwendig.
Mit mehreren identischen Versuchsständen und gleicher Aufgabenstellung können die einzelnen Arbeits-gruppen durch einen Wettbewerb („Wer liefert das beste Ergebnis?“) zusätzlich angespornt werden .
Hinweise
Effekte
Mit zunehmendem Versuchs-Equipment steigt neben den Investitionskosten auch der Wartungsaufwand. Zudem erhöht sich das Risiko von Verlusten und die Notwendigkeit, das Equipment bei Bedarf neu anzuschaffen.
Eine Befürchtung der Studierende ist, dass der neue Algenstamm für die Studierenden evtl. zu kompliziert zu handhaben ist und sich daraus dann Unzufriedenheit oder sogar Frust entwickeln kann. Dies kann erst nach weiteren Versuchen und Evaluationen konkretisiert werden.
Learnings
Um „böse“ Überraschungen zu vermeiden, sollten Versuchs- und Kapazitätsplanungen bereits im Vorfeld neuer Versuchsplanungen detailliert ausgearbeitet werden.
Vor der Etablierung neuer Versuchsprogramme sind umfangreiche Vorversuche und Validierungen nötig.
Empfehlung
Nein, die Kultivierung der Algenstände sowie das vorgeschlagene Versuchsprogramm haben sich gut bewährt.
Tipps
Im Vorfeld sollten detaillierte Versuche und Evaluationen durchgeführt werden.
Sonstiges
Statistische Versuchsplanung und Prozessoptimierungen
Methoden
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