Das Projekt "Ueber die Herkunft von Ammonium im Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung Medizinische Mikrobiologie und Hygiene durchgeführt. In einigen Veroeffentlichungen der letzten Jahre wird die Bildung von Ammonium aus Nitrat in Frage gestellt. Wir haben aus je einer Erd- und Talsperrensedimentprobe 60 verschiedene Staemme von nitratammonifizierenden Bakterien erhalten. Von den Bakterien, die unter anaeroben Bedingungen aus Nitrat Ammonium bilden, sind diejenigen zu trennen, die Nitrat unter Bildung von N2 oder N2O denitrifizieren. Verschieden von beiden Prozessen ist die Ammoniumbildung aus organischen, stickstoffhaltigen Verbindungen (Ammonifikation). Nitratammonifizierende Bakterien koennen auch Nitrit und teilweise Hydroxylamin unter anaeroben Bedingungen reduzieren. Sowohl bei der Denitrifikation als auch bei der Nitratammonifikation kann aus organischer Substanz Ammonium gebildet werden.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Eliminierung von Ammoniumstickstoff in der Nitrifikationsstufe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass N eutropha kein obligat aerober Ammoniakoxidant ist sondern auch unter anoxischen Bedingungen in der Lage ist, Ammoniak zu Nitrit zu oxidieren. Als oxidierendes Agens wirkt statt des molekularer Sauerstoffs Stickstoffdioxid. N02 und Ammonium wurden in etwa aequimolaren Mengen verbraucht. Als Reaktionsprodukte traten Hydroxylamin und Stickstoffmonoxid auf. Das Hydroxylamin wurde weiter zu Nitrit oxidiert waehrend NO nicht weiter reagierte. Das gebildete Nitrit wurde als Elektronenakzeptor verwendet und zu etwa 50 Prozent zu molekularem Stickstoff reduziert. Die Zellen. waren in der Lage auf der Basis dieser Reaktionen ATP und NADH zu produzieren und zu wachsen. Die Ammoniumumsatzraten waren unter diesen Bedingungen niedriger als in Gegenwart von Sauerstoff. Es gelang auf der Grundlage dieser Ergebnisse erstmals einen Enzymtest fuer das ammoniakoxidierende Enzymsystem von Nitrosomonas zu entwickeln. Unter aeroben Bedingungen konnte kein stoechiometrischer Umsatz von N02 mit Ammoniak nachgewiesen werden. In katalytischen Mengen sorgte N02 jedoch fuer einen Anstieg der spezifischen Ammoniakoxidationsaktivitaet um den Faktor 10. Die maximale Zelldichte konnte um 2 Zehnerpotenzen auf 2 x10 hoch 10 Ammoniakoxidanten x ml hoch minus 1 gesteigert werden. Ausserdem waren die Zellen in der Lage unter vollstaendig aeroben Bedingungen zu denitrifizieren. Bis zu 60 Prozent des Ammoniumstickstoffs konnten in molekularen Stickstoff umgewandelt werden. NO hatte einen aehnlichen Effekt, konnte aber die aerobe Denitrifikation nur kurzzeitig foerdern und wirkte in hoeherer Konzentration toxisch auf die Organismen. Die foerdernde Wirkung von N02 auf das Wachstum, die Nitrifikation und die Denitrifikation von N. eutropha wurde zunaechst in einer Laboranlage genutzt, um Ammoniumstickstoff aus einem hoch mit Ammonium belasteten, synthetischen Abwasser zu entfernen. Dabei wurden Abbauraten von bis zu 3100 mg NH tief 4 hoch Plus tief minus N x 1 hoch minus 1 erreicht. Ueber einen Zeitraum von fast 2 Monaten wurden 90-95 Prozent des Ammoniums abgebaut, wobei durchschnittlich 50 Prozent des gebildeten Nitrits denitritiziert wurde. Auf der Grundlage dieser Laborergebnisse haben Untersuchungen in 2 Pilotanlagen im Bereich der kommunalen Abwasserreinigung und der Aquakultur begonnen. Das Verfahren zur Foerderung von Nitrifikation und Denitrifikation in der Abwasserbehandlung mit N02 oder NO tief x-haltiger Abluft wurde zum Patent angemeldet.
Das Projekt "Mikrobiologische Untersuchungen ueber wesentliche Faktoren bei der unterirdischen Beseitigung von organischen Altlasten unter anaeroben Bedingungen mit Nitratdosierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Medizinische Fakultät, Sektion Angewandte Mikrobiologie und Hygiene durchgeführt. Organische Substanzen im Bereich der ungesaettigten Bodenzone und im Grundwasserleiter gefaehrden und schaedigen das Grundwasser und somit Grundwasservorraete. Von Unfaellen herruehrende oder aus Altlasten stammende organische Stoffe muessen beseitigt werden. Ihr mikrobieller Abbau fuehrt ohne weiteres zu anaeroben Verhaeltnissen im Untergrund, zur Loesung von Eisen und Mangan und zur Bildung von Ammonium und Sulfid. Grosse Mengen organischer Substanz lassen sich jedoch nur mit Hilfe vorhandener aerober Bakterien abbauen, wenn Nitrat in den Aquifer dosiert wird. Hierdurch kommt es ueber den Weg der Denitrifikation wieder zu dem erwuenschten schnellen aeroben Stoffwechsel der Bakterien. Als Zwischenprodukte der Nitratreduktion koennen NO, NO2, N2O, Hydroxylamin (mutagene Substanz) und NH4+ entstehen. Erwuenschtes Zwischenprodukt ist N2.
Das Projekt "Reaktionen von aromatischen Aminen, N-Hydroxy- und C-Nitroso-Verbindungen im tierischen Organismus; Ursachen der Organotropie toxischer Wirkungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt.
Das Projekt "Biotechnologisches Produktionsverfahren zur industriellen Herstellung von Fettnitrilen aus Fetten, Ölen und deren Derivaten (Fettnitrile)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie, Organische Chemie I durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die nachhaltige und Umweltfreundliche Umwandlung nachwachsender Rohstoffe - hier nativer Fette und Öle - in Fettnitrile unter Einsatz eines neuartiges biotechnologisches Verfahren ausgehend von Fetten, Ölen und deren Derivaten. Fettnitrile sind als Plattformchemikalien selbst von wirtschaftlichem Interesse, z.B. als Biokraftstoffe und Rohmaterialien für die Spezial- und Polymerchemie, oder fungieren als Ausgangsmaterialien für Fettamine, die wiederum eine Substanzklasse mit großer technischer Bedeutung beispielsweise im Bereich der Schmierstoffindustrie darstellt. In diesem Vorhaben soll ein neuartiges, nachhaltiges, umweltfreundliches, energieökonomisches und kostengünstiges Produktionsverfahren zur Herstellung von Fettnitrilen, ausgehend von einfach zugänglichen Derivaten der Fettsäuren, entwickelt werden. Im Gegensatz zu heute etablierten Verfahren soll die Darstellung der Fettnitrile ohne den Einsatz toxischer Metallkatalysatoren, bei Raumtemperatur und cyanidfrei, sowie praktisch ohne Abfälle (Salze), also mit hoher Atomökonomie erfolgen. Im Detail ist das Vorhaben dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einfach zugänglichen, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Fettalkoholen deren Oxidation zum Beispiel unter Einsatz von Luftsauerstoff in die entsprechenden Aldehyde untersucht wird. Hierzu werden beispielsweise Enzyme in Gegenwart eines Cofaktors in wässriger Lösung eingesetzt. Die dabei entstehenden Aldehyde werden nicht aufgearbeitet bzw. isoliert, sondern sollen direkt in situ in einem Eintopfverfahren chemoenzymatisch in Fettnitrile überführt werden. Hierzu werden die in situ gebildeten Fettaldehyde zunächst mit Hydroxylamin spontan in Oxime umgewandelt, die dann wiederum in situ unter Einsatz einer Aldoximdehydratase unter schonenden Reaktionsbedingungen (Normaldruck, Raumtemperatur) in Wasser zu den gewünschten Fettnitrilen dehydratisiert werden.