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Dezentrale Kultivierung von Mikroalgen unter Verwendung von CO2 aus Abgasen einer Biogasanlage, Teilvorhaben: Markt- und Kostenanalyse

Aktivität und Stoffumsatz mikrobieller Nahrungsnetze im arktischen und antarktischen Meereis

Das Meereis ist ein einzigartiger Lebensraum für eine Gemeinschaft aus Pflanzen und Tieren, die ein im Meereis ausgebildetes Solekanalsystem besiedeln. Während ein guter Kenntnisstand über die mesoskalige Verteilung (ca. 10 cm) und die Zusammensetzung dieser Gemeinschaften vorliegt, ist die kleinskalige Verteilung (1 cm) und die Interaktionen der Organismen dieser Gemeinschaften nur wenig bekannt. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der kleinskaligen Verteilung der Organismen und der Struktur des Nahrungsnetzes, das von ihnen gebildet wird. Dabei soll insbesondere der Einfluß der inneren Oberfläche des Meereises auf den Aufbau des Nahrungsnetzes berücksichtigt werden. Von der Vermutung ausgehend, dass ein großer Anteil der eisassoziierten Bakterien- und Algenbiomasse in Form von Biofilmen vorliegt, soll die Biomasse und Aktivität an Oberflächen gebundener Bakterien und Algen mit der von frei in der Sole lebenden Organismen verglichen werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Untersuchung von bakterien- und algenfressenden Protozoen und der Quantifizierung ihrer Bedeutung für den Stoffumsatz im Meereis.

Einfluss von Energiequellen auf die Wege der Phosphorbindung durch Biofilme in fluvialen Ökosystemen

In aquatischen Ökosystemen ist der Nährstoffkreislauf eine entscheidende Ökosystemfunktion. Sowohl Stickstoff (N) als auch Phosphor (P) sind essentielle Nährstoffe für aquatische Lebensformen, doch im Übermaß verursachen Stickstoff und Phosphor Eutrophierung. Eutrophierung ist eine globale Beeinträchtigung des Ökosystems, bei der ein Überschuss an Nährstoffen die Struktur und Funktion von Süßwasserökosystemen verändert. Die wichtigsten Auswirkungen der Eutrophierung sind eine übermäßige Zunahme der Algenbiomasse und -produktivität, eine Beeinträchtigung der physikalisch-chemischen Wasserqualität (d. h. Zunahme von Farbe, Geruch und Trübung), anoxische Gewässer, Fischsterben und Einschränkungen der Wassernutzung für Erholungszwecke. Die Eutrophierung ist seit den späten 1980er Jahren in ganz Europa als erhebliches Umweltproblem erkannt worden und stellt auch heute noch eine Herausforderung dar. Um ein gesundes Ökosystem zu erhalten, sollte der Phosphorgehalt im Wasser kontrolliert werden. Phosphor wird nicht vollständig aus dem aquatischen Ökosystem entfernt, sondern von einem Kompartiment (d. h. Wasser) in ein anderes (d. h. Flussbettsubstrate und/oder Biota) immobilisiert. Bei dieser P-Immobilisierung spielen mikrobielle Biofilme eine Schlüsselrolle, indem sie gelösten Phosphor aus dem Wasser einschließen. Dieser Einschluss kann in zwei verschiedenen Pools erfolgen (d. h. intrazellulär oder extrazellulär). Das Wissen über die biologischen Mechanismen des Biofilm-P-Einschlusses in aquatischen Ökosystemen ist jedoch nach wie vor begrenzt. Außerdem kann die Fähigkeit von Biofilmen, P einzuschließen, von ihren Stoffwechselprofilen abhängen. Genauer gesagt bestimmt der C-bezogene Stoffwechsel die Fähigkeit von Biofilmen, organische Verbindungen zu mineralisieren und für ihr Wachstum zu nutzen, und der P-bezogene Stoffwechsel ist mit ihrer Fähigkeit verbunden, verschiedene P-Quellen aufzunehmen. Aus diesem Grund erwarte ich, dass die Fähigkeit aquatischer Ökosysteme, P aus aquatischen Ökosystemen aufzunehmen, von der Struktur und Aktivität der Biofilme abhängt. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, zu verstehen, wie Energiequellen in Flussökosystemen die Wege der P-Einlagerung innerhalb von Biofilmen beeinflussen. Insbesondere soll (i) geklärt werden, wie die Kombination von autotrophen und heterotrophen Energiequellen (d. h., (ii) die Auswirkung autotropher und heterotropher Energiequellen auf den C- und P-Stoffwechsel in Biofilmen und ihre Verbindung zu den P-Einlagerungspools zu testen und (iii) die Muster der intrazellulären P- und extrazellulären P-Einlagerungswege in Biofilmen und die Stoffwechselprofile mit den Längsgradienten des Lichts und der Qualität des gelösten Sauerstoffs in Flussökosystemen zu verknüpfen.

KMUi-BÖ03: FirePhyte - Phosphorangereicherte Mikroalgen als Flammschutzmittel für Biokunststoffe, Teilprojekt A

KMUi-BÖ03: FirePhyte - Phosphorangereicherte Mikroalgen als Flammschutzmittel für Biokunststoffe, Teilprojekt C

Entfernung von toxischen Schwermetallen aus industriellen Abwässern unter Verwendung immobilisierter Makroalgenbiomasse

Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, ein wirtschaftlich einsetzbares Verfahren zur Schwermetallentfernung auf der Grundlage von Algenbiomasse zu entwickeln. Die Grundlage für die Antragstellung bilden die Ergebnisse, die zur Abtrennung von Schwermetallen aus der wässrigen Phase im Sonderforschungsbereich 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 'Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer' an der Technischen Universität Berlin in der 3. und 4. Förderphase von 1997 bis 2001 unter Verwendung von Mikroalgenbiomasse erreicht wurden. Mit dem Forschungsvorhaben soll versucht werden, dem Problem der Bereitstellung preiswerter Biomasse näher zu kommen. Hierzu können marine Makroalgen, die aus dem Meer gewonnen werden oder die bereits zur Wertstoffgewinnung verwendet werden, dienen. Bisher sind in den Teilprojekten F2 und F3 des Sonderforschungsbereichs 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 30 verschiedene Mikroalgen aus unterschiedlichen Bezugsquellen eingesetzt worden. Der gegenwärtige Stand der Untersuchungen im Hinblick auf Aufnahmekapazität und -geschwindigkeit der Schadstoffe lässt Rückschlüsse auf eine erfolgversprechende technische Anwendungsmöglichkeit zu. Voraussetzung dafür ist die Lösung des Problems des durch die Kultivierungsbedingungen für die Mikroalgen noch zu hohen Preises für die Biomasse. Zeigen Makroalgen im Vergleich zu den Mikroalgen ähnliche positive Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit (Kapazität, Selektivität) für Schwermetallionen, so könnten Immobilisate auf der Basis von Makroalgenbiomasse eine Alternative darstellen. Neben den bereits im Sonderforschungsbereich 193 eingesetzten Metallen Blei, Nickel, Cadmium, Zink und Kupfer ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf weitere Metalle geplant, die als Kontaminationen in der Abwasseraufbereitung unterschiedlicher Herkunftsquellen eine wichtige Rolle spielen. Vorgesehen ist eine Erweiterung auf die Metalle Chrom (Cr+3) und Arsen (As). Der Schwerpunkt der Untersuchungen sollte auf industriell nutzbaren preiswerten Makroalgen liegen, die in großer Menge als Biomassenquelle vorhanden sind und leicht beschafft werden können.

Solebasierte Kultivierungssysteme für binnenländische Makro- und Mikroalgen, Teilprojekt C

Um eine binnenländische Produktion von marinen Algen nachhaltig und industriell nutzbar zu gestalten, muss vor allem das meist kostenintensive Problem des Kultivierungsmediums gelöst werden. Unser innovativer Ansatz verwendet natürlich vorkommende Tiefensolen für die Algenkultivierung, die u.a. in Bad Saarow bereits gewonnen und aufbereitet werden. Im Projekt SolKubiM sollen Algenkultivierungssysteme in den Solekreislauf einer Therme integriert werden, um so möglichst energiesparend und nachhaltig (z.B. durch Nutzung von Abwärme und Absole) die Sole für eine hochwertige Biomasse-Produktion (hier forciert: Kosmetiksektor) erschlossen werden. Die direkte Kopplung eines Kultivierungssystems für Makroalgen mit einer Therme stellt ein neuartiges Konzept dar, welches eine Mehrfachnutzung der wertvollen Sole erlaubt und das Potential hat, den ländlichen Standort mit einem neuen Konzept und neuen Arbeitsplätzen zu stärken. Basierend auf den Vorarbeiten der vergangenen Jahre durch das food4future-Projekt (www.food4future.de) konnte Bad Saarow als idealer Standort für ein Pilotprojekt der Thermen-gekoppelten Algenproduktion identifiziert werden. Durch gezielte Vernetzung verschiedener Akteure der landbasierten Algenkultivierung (Makroalgen - Viva Maris GmbH und Mikroalgen- IGV GmbH) und dem IGZ als auch der Universität Bayreuth soll nun zielführend das Potential dieses neuartigen Kultivierungsansatzes erforscht werden. Das Gesamtziel des Projektes ist der Aufbau einer innovativen, Sole betriebenen Aquakulturanlage, zur landbasierten Produktion hochwertiger Algenbiomasse (SolKubiM-Anlage) und somit die Erschließung neuer Nutzungsfelder (z.B. Kosmetik) für den Standort Bad Saarow. Zudem soll durch eine begleitende Zusammenarbeit mit dem food4future Konsortiums unter Nutzung verschiedener medialer Formate (z.B. Vorträge, Seminar, Berichte, social media Plattformen) der Aufbau einer überregionaler Informationsplattform zur Algenkultivierung und verwandter Thematiken stattfinden.

Solebasierte Kultivierungssysteme für binnenländische Makro- und Mikroalgen, Teilprojekt B

Um eine binnenländische Produktion von marinen Algen nachhaltig und industriell nutzbar zu gestalten, muss vor allem das meist kostenintensive Problem des Kultivierungsmediums gelöst werden. Unser innovativer Ansatz verwendet natürlich vorkommende Tiefensolen für die Algenkultivierung, die u.a. in Bad Saarow bereits gewonnen und aufbereitet werden. Im Projekt SolKubiM sollen Algenkultivierungssysteme in den Solekreislauf einer Therme integriert werden, um so möglichst energiesparend und nachhaltig (z.B. durch Nutzung von Abwärme und Absole) die Sole für eine hochwertige Biomasse-Produktion (hier forciert: Kosmetiksektor) erschlossen werden. Die direkte Kopplung eines Kultivierungssystems für Makroalgen mit einer Therme stellt ein neuartiges Konzept dar, welches eine Mehrfachnutzung der wertvollen Sole erlaubt und das Potential hat, den ländlichen Standort mit einem neuen Konzept und neuen Arbeitsplätzen zu stärken. Basierend auf den Vorarbeiten der vergangenen Jahre durch das food4future-Projekt (www.food4future.de) konnte Bad Saarow als idealer Standort für ein Pilotprojekt der Thermen-gekoppelten Algenproduktion identifiziert werden. Durch gezielte Vernetzung verschiedener Akteure der landbasierten Algenkultivierung (Makroalgen - Viva Maris GmbH und Mikroalgen- IGV GmBh) und dem IGZ als auch der Universität Bayreuth soll nun zielführend das Potential dieses neuartigen Kultivierungsansatzes erforscht werden. Das Gesamtziel des Projektes ist der Aufbau einer innovativen, Sole betriebenen Aquakulturanlage, zur landbasierten Produktion hochwertiger Algenbiomasse (SolKuBiM-Anlage) und somit die Erschließung neuer Nutzungsfelder (z.B. Kosmetik) für den Standort Bad Saarow. Zudem soll durch eine begleitende Zusammenarbeit mit dem food4future Konsortiums unter Nutzung verschiedener medialer Formate (z.B. Vorträge, Seminar, Berichte, social media Plattformen) der Aufbau einer überregionaler Informationsplattform zur Algenkultivierung und verwandter Thematiken stattfinden.

Solebasierte Kultivierungssysteme für binnenländische Makro- und Mikroalgen, Teilprojekt E

Um eine binnenländische Produktion von marinen Algen nachhaltig und industriell nutzbar zu gestalten, muss vor allem das meist kostenintensive Problem des Kultivierungsmediums gelöst werden. Unser innovativer Ansatz verwendet natürlich vorkommende Tiefensolen für die Algenkultivierung, die u.a. in Bad Saarow bereits gewonnen und aufbereitet werden. Im Projekt SolKubiM sollen Algenkultivierungssysteme in den Solekreislauf einer Therme integriert werden, um so möglichst energiesparend und nachhaltig (z.B. durch Nutzung von Abwärme und Absole) die Sole für eine hochwertige Biomasse-Produktion (hier forciert: Kosmetiksektor) erschlossen werden. Die direkte Kopplung eines Kultivierungssystems für Makroalgen mit einer Therme stellt ein neuartiges Konzept dar, welches eine Mehrfachnutzung der wertvollen Sole erlaubt und das Potential hat, den ländlichen Standort mit einem neuen Konzept und neuen Arbeitsplätzen zu stärken. Basierend auf den Vorarbeiten der vergangenen Jahre durch das food4future-Projekt (www.food4future.de) konnte Bad Saarow als idealer Standort für ein Pilotprojekt der Thermen-gekoppelten Algenproduktion identifiziert werden. Durch gezielte Vernetzung verschiedener Akteure der landbasierten Algenkultivierung (Makroalgen - Viva Maris GmbH und Mikroalgen- IGV GmBh) und dem IGZ als auch der Universität Bayreuth soll nun zielführend das Potential dieses neuartigen Kultivierungsansatzes erforscht werden. Das Gesamtziel des Projektes ist der Aufbau einer innovativen, Sole betriebenen Aquakulturanlage, zur landbasierten Produktion hochwertiger Algenbiomasse (SolKuBiM-Anlage) und somit die Erschließung neuer Nutzungsfelder (z.B. Kosmetik) für den Standort Bad Saarow. Zudem soll durch eine begleitende Zusammenarbeit mit dem food4future Konsortiums unter Nutzung verschiedener medialer Formate (z.B. Vorträge, Seminar, Berichte, social media Plattformen) der Aufbau einer überregionaler Informationsplattform zur Algenkultivierung und verwandter Thematiken stattfinden.

Solebasierte Kultivierungssysteme für binnenländische Makro- und Mikroalgen, Teilprojekt D

Um eine binnenländische Produktion von marinen Algen nachhaltig und industriell nutzbar zu gestalten, muss vor allem das meist kostenintensive Problem des Kultivierungsmediums gelöst werden. Unser innovativer Ansatz verwendet natürlich vorkommende Tiefensolen für die Algenkultivierung, die u.a. in Bad Saarow bereits gewonnen und aufbereitet werden. Im Projekt SolKubiM sollen Algenkultivierungssysteme in den Solekreislauf einer Therme integriert werden, um so möglichst energiesparend und nachhaltig (z.B. durch Nutzung von Abwärme und Absole) die Sole für eine hochwertige Biomasse-Produktion (hier forciert: Kosmetiksektor) erschlossen werden. Die direkte Kopplung eines Kultivierungssystems für Makroalgen mit einer Therme stellt ein neuartiges Konzept dar, welches eine Mehrfachnutzung der wertvollen Sole erlaubt und das Potential hat, den ländlichen Standort mit einem neuen Konzept und neuen Arbeitsplätzen zu stärken. Basierend auf den Vorarbeiten der vergangenen Jahre durch das food4future-Projekt (www.food4future.de) konnte Bad Saarow als idealer Standort für ein Pilotprojekt der Thermen-gekoppelten Algenproduktion identifiziert werden. Durch gezielte Vernetzung verschiedener Akteure der landbasierten Algenkultivierung (Makroalgen - Viva Maris GmbH und Mikroalgen- IGV GmBh) und dem IGZ als auch der Universität Bayreuth soll nun zielführend das Potential dieses neuartigen Kultivierungsansatzes erforscht werden. Das Gesamtziel des Projektes ist der Aufbau einer innovativen, Sole betriebenen Aquakulturanlage, zur landbasierten Produktion hochwertiger Algenbiomasse (SolKuBiM-Anlage) und somit die Erschließung neuer Nutzungsfelder (z.B. Kosmetik) für den Standort Bad Saarow. Zudem soll durch eine begleitende Zusammenarbeit mit dem food4future Konsortiums unter Nutzung verschiedener medialer Formate (z.B. Vorträge, Seminar, Berichte, social media Plattformen) der Aufbau einer überregionaler Informationsplattform zur Algenkultivierung und verwandter Thematiken stattfinden.

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