Im dritten Teilvorhaben wurden die ausgewählten Torfmoose in einem 2l Scale-Down-Reaktor kultiviert. Dieser erlaubte eine exakte Regelung von pH, pCO2, Temperatur und idealer Beleuchtung zur exakten Messung von Wachstumskinetiken und die Optimierung von Lichtintensität, Temperatur, CO2- und Nährstoffkonzentration sowie für die entsprechende vollständige Bilanzierung. Neben der online-Messung der genannten Parameter wurde das Wachstum durch gravimetrische/optische Bestimmung der Biomasse quantifiziert. Ionenchromatographie wurde eingesetzt für die Messung der wachstumslimitierenden Nährstoffe und die Einstellung des Fütterungsschemas. Mittels 3D Zeichnungen wurde der Tricklebed-Reaktor konzipiert und die notwendigen einzelnen Teile (Gehäuse, Beregnung, Peripherie, LED-Beleuchtung) gefertigt.

Die Ziele im Gesamtvorhaben "MOOSzucht" waren eine Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut, für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab.

Ergebnisse: 

Im Pilotmaßstab wurden verschiedene Photobioreaktoren entwickelt. Im entwickelten 1,5 L Scale-Down Ansatz des Trickle-bed-Reaktors konnte das Wachstum von S. palustre, sowie von zwei in der Submerskultur schwierig kultivierbaren Torfmoosspezies S. rubellum und S. fimbriatum etabliert werden. Die Moose entwickelten dabei einen dichten Rasen aus ausdifferenzierten Pflänzchen mit mehreren Verzweigungen und jeweils einem Kapitulum am Ende der Stämmchen. Die Torfmoose erreichten wesentlich höhere Längenzuwachsraten sowie größere Flächen-Produktivitäten als in der Natur und konnten in als kompakter Moosteppich geerntet werden. Dieser Reaktortyp weist die niedrigsten Betriebskosten auf, welche lediglich durch die Begasung zum Gaseintrag und den (biomasseproportionalen) Medieneinsatz bestimmt werden. Darüber hinaus hat der Trickle-Bed-Reaktor das Hochskalierungspotenzial durch Aufstapeln baugleicher Reaktoretagen. Dieser Reaktor eignet sich also für die Vermehrungsstufen bis hin zur Freilandanzucht dann mit natürlichem Licht. In einem nächsten Schritt wurde ein horizontal betriebener 5 L Wave-Photobioreaktor getestet. Damit gelang es ähnlich wie in den Submerskulturen in den Blasensäulen in Freiburg, Moose in einer sphärischen Wuchsform, Aggregate mit vielen Innovation und Capitula, zu produzieren. Dieses Material lässt sich leicht weiterverarbeiten und im Freiland ausbringen. Der Grund für diese Morphologie sind die aus der Strömungsmechanik resultierenden Scherkräfte und die durch die Rotation bedingten schnellen Wechsel der Schwerkraft und Licht-Signale auf die Pflanzen. Für diese Morphologie ergaben sich ebenfalls ein gutes Anwachsverhalten im Freiland. Auch dieser Reaktortyp ist grundsätzlich durch Numbering-up skalierbar.