Das Projekt "Methankreislauf im Watt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Im Wattenmeer wurden gegenüber dem offenen Ozean etwa hundertfach erhöhte Methankonzentrationen beobachtet. Bisher sind Quellen und Senken dieses klimaaktiven Gases im Watt noch unklar. Im vorliegenden Teilprojekt soll der Methankreislauf in allen Kompartimenten des Watts (Sediment, Partikel und Wasserphase) untersucht werden. Dazu sollen Messungen der Methankonzentration über Tiden- und jahreszeitliche Zyklen vorgenommen werden. Die am Methankreislauf beteiligten Mikroorganismen (methanogene Archaea, metha-notrophe Bakterien und anaerob methanoxidierende Konsortien) sollen mit mikrobiologischen und molekularbiologischen Methoden quantifiziert, isoliert und physiologisch charakterisiert werden. Von besonderem Interesse sind dabei die Konsortien aus methanogenen Archaeen des ANME2Typs und Sulfatreduzierern (Desulfosarcinales), die kürzlich im Watt entdeckt wurden. Der zweite Schwerpunkt des Projekts ist die Identifizierung und strukturelle Analyse von Genomabschnitten, die für Schlüsselenzyme des Methankreislaufs codieren. Hierbei soll mit Hilfe der Metagenomik geklärt werden, ob die vorhandenen Operonstrukturen denen der Methanogenen und (an)aeroben Methanoxidierer anderer Standorte (z.B. Hydratrücken; Schwarzes Meer) ähnlich sind.
Das Projekt "Einfluss von Stickstoffduengung, pH-Wert, Bodenbearbeitung und Landnutzung auf die Oxidation von Methan im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 19 Ernährungs- und Haushaltswissenschaften, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Methan ist das zweitwichtigste Treibhausgas nach dem CO2 und traegt zu etwa 20 Prozent zur globalen Erwaermung bei. Aerobe Boeden sind biologische Senken fuer atmosphaerisches CH4, da es dort durch methanotrophe Bakterien oxidiert und somit abgebaut wird. Es gibt viele Hinweise dafuer, dass dieser Abbau durch die Landbewirtschaftung beeinflusst wird. Auf einem Gruenlandboden wurde ein deutlicher Langzeiteffekt der Stickstoffduengung festgestellt, wobei NH4(+) die CH4-Oxidation vollstaendig hemmte und NO3(-) keinen Einfluss ausuebte (Huetsch et al. 1994). Auch von frisch appliziertem NH4(+) ging unmittelbar ein hemmender Effekt aus (Huetsch et al. 1996). Versauerung von Ackerboeden mit neutralem pH-Wert verursachte eine starke Hemmung der CH4-Oxidation. Ziel der Untersuchungen ist die Identifikation der wichtigsten Einflussfaktoren, um durch gezielte Massnahmen den Boden als CH4-Senke zu erhalten bzw. auszubauen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung eines chemisch-biotechnischen Verfahrens zur Herstellung von Phenol aus Biogas. In einem ersten Schritt sollen aus Biogas chemokatalytisch Benzol und die Nebenprodukte Ethen und Naphthalin hergestellt werden. In einem zweiten biotechnologischen Schritt sollen Benzol in Phenol sowie die Nebenprodukte in die Wertstoffe Ethylenoxid und Naphthol umgesetzt werden. Die Ziele des Teilprojekts der Antragstellerin sind - eine Fermentationstechnik zur Herstellung von Phenol aus Benzol mit Hilfe von Methan oxidierenden Bakterien (MOB) - Herstellung von Phenol, Ethylenoxid und Naphthol aus den (Neben-)Produkten der Chemokatalyse in einer Bioreaktorkaskade - gekoppeltes chemokatalytisch-biotechnologisches Verfahren zur Herstellung von Phenol, Ethylenoxid und Naphthol aus Methan LIKAT (P2) optimiert drei Klassen von Katalysatoren auf maximale Selektivität für Benzol bei höchstmöglichem Umsatz von Biogas bzw. Methan. Die MLU (P3) stellt eine lösliche Methanmonooxygenase zur Verfügung und screent nach weiteren Benzol und Naphthalin oxidierenden Enzymen, welche rekombinant gewonnen werden sollen. Das IGB (P1) ist zuständig für das Screening nach weiteren Ethen oxidierenden Enzymen, die Untersuchung und Optimierung der Ganzzellkatalyse durch methanotrophe Mikroorganismen, sowie Aufbau und Betrieb einer Versuchsanlage zur Herstellung aller Endprodukte. Abschließend sollen die in den Teilprojekten erreichten Ergebnisse in der Versuchsanlage durch Kopplung der Chemo- und Biokatalyse vereinigt werden. Die Arbeitsplanung der Antragstellerin umfasst im Einzelnen - Kultivierung der MOB im Labormaßstab, Stammoptimierung und Optimierung der Fermentationsbedingungen - Planung und Aufbau einer Bioreaktorkaskade mit Gasmischanlage, Zellrückhaltung, Steuerungseinheit und Echtzeit-Prozessmassenspektrometers (MS) - (In-situ) Produktabtrennung von Phenol, Ethylenoxid und Naphthol - Fermentation und Optimierung - Kopplung von Chemo- mit Biokatalyse
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhaben ist die Entwicklung eines alternativen Verfahrens zur Reduktion des Methanschlupfes aus Gasaufbereitungsanlagen zur Biomethanproduktion. Bei verschiedenen gängigen Verfahren zur Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität (PSA, DWW) ergibt sich das Problem eines erhöhten Methanschlupfes im Abgas von ca. 2 Prozent. Nach den Vorgaben des EEG ist der Methanschlupf jedoch auf einen Wert von maximal 0,5 Prozent zu begrenzen. Um diesen Grenzwert zu erreichen, ist derzeit eine technisch aufwendige und kostenintensive Nachbehandlung des Abgases in Form einer thermischen oder katalytischen Nachverbrennung notwendig. Im Rahmen des geplanten Projektes soll eine wirtschaftlichere Alternative auf der Grundlage einer biologischen Entmethanisierung des Abgases mit Hilfe methanotropher Bakterien entwickelt werden. Zunächst soll die Entmethanisierung von Abgasen im Labormaßstab mit verschiedenen methanotrophen Stämmen demonstriert und optimiert werden. Parallel hierzu werden Untersuchungen zur Gewinnung und Ausschleusung des Stoffwechselzwischenproduktes Ameisensäure durchgeführt. Die Ameisensäure ließe sich über Rückführung in den Biogasfermenter zur erneuten Biogasproduktion nutzten, da sie ein Substrat bestimmter methanogener Bakterien darstellt. Parallel hierzu ist die Entwicklung eines Pilotreaktors im Technikumsmaßstab vorgesehen mit dem eine Umsetzung in einen industriellen Maßstab unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten simuliert werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhaben ist die Entwicklung eines alternativen Verfahrens zur Reduktion des Methanschlupfes aus Gasaufbereitungsanlagen zur Biomethanproduktion. Bei verschiedenen gängigen Verfahren zur Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität (PSA, DWW) ergibt sich das Problem eines erhöhten Methanschlupfes im Abgas von ca. 2 Prozent. Nach den Vorgaben des EEG ist der Methanschlupf jedoch auf einen Wert von maximal 0,5 Prozent zu begrenzen. Um diesen Grenzwert zu erreichen, ist derzeit eine technisch aufwendige und kostenintensive Nachbehandlung des Abgases in Form einer thermischen oder katalytischen Nachverbrennung notwendig. Im Rahmen des geplanten Projektes soll eine wirtschaftlichere Alternative auf der Grundlage einer biologischen Entmethanisierung des Abgases mit Hilfe methanotropher Bakterien entwickelt werden. Zuerst soll die Entmethanisierung von Abgasen im Labormaßstab mit verschiedenen methanotrophen Stämmen demonstriert und optimiert werden. Parallel hierzu werden Untersuchungen zur Gewinnung und Ausschleusung des Stoffwechselzwischenproduktes Ameisensäure durchgeführt. Die Ameisensäure ließe sich über Rückführung in den Biogasfermenter zur erneuten Biogasproduktion nutzten, da sie ein Substrat bestimmter methanogener Bakterien darstellt. Parallel hierzu ist die Entwicklung eines Pilotreaktors im Technikumsmaßstab vorgesehen, mit dem eine Umsetzung in einen industriellen Maßstab unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten simuliert werden kann.
Das Projekt "Methandynamik in Hartwasserseen am Beispiel des Willersinnweihers in Ludwigshafen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Geographisches Institut Heidelberg durchgeführt. Als Treibhausgas ist Methan ca. 20-mal wirksamer als Kohlendioxid. Obwohl sein atmosphärischer Gehalt viel geringer als der atmosphärische Gehalt an Kohlendioxid ist, wird sein Anteil an der gesamten 'radiative forcing' zwischen 15 und 23 Prozent geschätzt (Wuebbles et al. 2000). Während bislang viele Untersuchungen den anteilsmäßig wichtigsten Methanquellen (natürliche Feuchtgebiete, Reisanbau, Wiederkäuer) gewidmet wurden, besteht noch großer Forschungsbedarf bei den geringeren jedoch in ihrer Summe signifikanten Methanquellen. Zu diesen als weniger wichtig eingestuften Quellen, bei den die Unsicherheit über die eigentlichen Emissionen noch sehr groß ist, gehören auch Seen (Khalil & Shearer 2000). Einige Forscher, die sich mit den Methanemissionen von Seen beschäftigen, vermuten, dass die globalen Methanemissionen aus Seen bisher noch unterschätzt werden (e.g. Casper et al. 2000). Der Willersinnweiher ist ein Baggersee (ca. 17 ha, max. Tiefe: 20 m) in der Oberrheinischen Tiefebene im Stadtgebiet von Ludwigshafen. Dieser Hartwassersee kann als Beispiel für zahlreiche, häufig eutrophe Baggerseen in der Rheinebene angesehen werden. Die hohe Produktivität und die sommerliche Schichtung führen zur hypolimnischen Anoxie und zur reichen organischen Sedimentation, also Bedingungen unter denen man Methanbildung erwarten kann. Methan kann über drei Wege aus einem See entweichen: Über Transport durch emerse Makrophyten, über Diffusion oder über Ebullition. Da der Uferbereich des Willersinnweihers sehr steil ist und nur wenige emerse Makrophyten aufweist, ist der Transport durch Makrophyten zu vernachlässigen. Die anderen beiden Wege werden in dieser Arbeit untersucht, wobei in der Regel nur wenig Methan über Diffusion entweichen kann, da die Oxidation durch methanotrophe Bakterien an der Grenze oxisch/anoxisch eine effektive Sperre darstellt. Ebullition von Gasblasen aus dem Sediment dagegen umgeht Oxidation in der Wassersäule und ist deswegen meist der wichtigste Weg der Methanemission aus Gewässern. Abgesehen von der potentiell wichtigen Rolle für den globalen Methankreislauf spielt die Methandynamik eine Rolle im Kohlenstoffkreislauf des Sees. Durch die Oxidation von Methan an der Sauerstoff-Sprungschicht wird zusätzliches Kohlendioxid dem System zugeführt, welches das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschiebt und dabei die Calcitlöslichkeit beeinflusst. Der Methankreislauf wird im Zusammenhang mit laufenden Untersuchungen zur Zirkulations- und Ausgasungsfällung von Calcit am Willersinnweiher untersucht. Durch regelmäßige Beprobungen wird der saisonale Verlauf des im Wasser gelösten Methans in verschiedene Tiefen in der Wassersäule verfolgt, um die Diffusion und Oxidation von Methan aus dem Sediment und Tiefenwasser zu erfassen. Um die Methan-Entweichung über Ebullition zu erfassen, werden Gasfallen an verschiedenen Stellen im See installiert und regelmäßig beprobt. Die Zusammensetzung der Gase wird gaschromatographisch ermittelt.
Das Projekt "Untersuchungen des Methan Paradoxons in Seen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Methan ist ein höchst potentes Treibhausgas, dennoch ist das globale Methanbudget durch die vielen unbekannten CH4-Quellen und -senken sehr unsicher. Die Höhe der CH4-Anreicherung in der Wassersäule hängt von komplexen Interaktionen zwischen methanogenen Archaeen und methanotrophen Bakterien ab. Das bekannte Methan Paradoxon, das die CH4-Übersättigung im oxischen Oberflächenwasserkörper von Seen und Meeren darstellt, weckt Zweifel, dass die mikrobielle CH4-Bildung nur im anoxischen Milieu stattfindet. Im oligotrophen Stechlinsee haben wir eine wiederkehrende Methanübersättigung im Epilimnion gefunden. Unsere Studien zeigen, dass das CH4 aktiv in der oxischen Wassersäule produziert wird. Die Produktion scheint dabei an die autotrophe Produktion von Grünalgen und Cyanobakterien gekoppelt zu sein. Zur gleichen Zeit sind keine methanotrophen Bakterien im Epilimnion vorhanden, so dass das CH4 nicht oxidiert wird. Unsere Haupthypothese ist, dass pelagische Methanogene hydrogenotroph sind, wobei sie den Wasserstoff aus der Photosynthese und/oder Nitrogenaseaktivität nutzen. Unsere Untersuchungshypothesen sind:1) Die CH4-Produktion ist mit der Photosynthese und/oder N-Fixierung gekoppelt, wobei hydrogenotrophe methanogene Archaeen mit den Primärproduzenten assoziiert sind. Die Methanogenen können angereichert und kultiviert werden, um Mechanismen der epilimnischen CH4-Produktion detailliert zu untersuchen.2) Die CH4-Oxidation ist durch die Abwesenheit der Methanotrophen und/oder der Photoinhibition in den oberen Wasserschichten reduziert.3) Die CH4-Produktion innerhalb mikro-anoxischer Zonen, z. B. Zooplankton und lake snow, ist nicht ausreichend für die epilimnische CH4-Produktion.Die saisonale Entwicklung des epilimnischen CH4-Peaks soll in Verbindung mit den Photoautotrophen und der Seenschichtung im Stechlinsee untersucht werden. Dabei soll eine neu-installierte Mesokosmosanlage (www.seelabor.de) genutzt werden, um CH4-Profile bei unterschiedlichen autotrophen Gemeinschaften und Seenschichtungen zu studieren. Die Verknüpfung zwischen methanogenen Archaeen und den Photoautotrophen soll in Inkubationsexperimenten mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung und qPCR für funktionelle Gene untersucht werden. Methanotrophe werden quantifiziert und die Photoinhibition der CH4-Oxidation durch Inkubationsexperimente gemessen. In Laborexperimenten sollen die methanogenen Archaeen angereichert und kultiviert werden mittels dilution-to-extinction und axenischen Cyanobakterien und Grünalgen. Physiologische Studien an Anreicherungs- oder Reinkulturen sollen die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen ermitteln. Feld- und Laborexperimente sollen helfen, das Methan Paradoxon zu entschlüsseln, um die bisherige und potentiell wichtige CH4-Quelle zu charakterisieren und zu quantifizieren. Die Studien sollen helfen, unser Verständnis des globalen CH4-Kreislaufes zu verbessern, damit zukünftige Prognosen realistischer werden.
Das Projekt "Aufbereitung methanhaltiger Grundwässer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches, DVGW-Forschungsstelle an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) durchgeführt. Im norddeutschen Raum werden aufgrund der hydrogeologischen Gegebenheiten häufig reduzierte Grundwässer vorgefunden, wobei in einigen neben Eisen, Mangan, Ammonium, etc. auch Methan vorhanden. Die Anwesenheit von Methan hat in der Praxis häufiger zu Problemen bei der Aufbereitung dieser Grundwässer zu Trinkwasser geführt. Nach der Zugabe von Sauerstoff kommt es im Aufbereitungsprozess zu einer bakteriellen Oxidation des Methans durch methanverwertende Bakterien. Dazu werden je mg Methan bis zu 4 mg Sauerstoff benötigt. Da einige der methanotrophen Bakterien Schleime bilden, kommt es unter Umständen zur Bildung von geleeartigen Belägen. Bei Oxidation des Methans in Schnellfiltern ist es deshalb wiederholt zu massiven Aufbereitungsproblemen durch das Verstopfen der Filter gekommen. Außerdem kann es durch die Anwesenheit von Methan zur Verschlechterung der Nitrifikations- und der Entmanganungsleistung kommen. Welche Methankonzentration in Schnellfiltern problemlos aufbereitet werden kann, wurde anhand von Aufbereitungsversuchen untersucht. Hierzu wurde 13 Monate lang eine Versuchsanlage in einem Wasserwerk betrieben und mit Grundwasser aus einem Förderbrunnen beaufschlagt, welches ca. 1,5 mg/l Methan enthält. Außerdem wurden Versuche zum Entgasungsverhalten von Methan im Vergleich zu Kohlendioxid an verschiedenen Bauarten von offenen, drucklosen sowie bei Überdruck arbeitenden Belüftungsanlagen durchgeführt. Es wurde der sogenannte Ähnlichkeitskoeffizient ermittelt, welcher es ermöglicht, aus dem bekannten Wirkungsgrad einer Entgasungsanlage für Kohlendioxid den Wirkungsgrad für Methan annähernd vorauszuberechnen.
Das Projekt "Cometabolische Degradation von CKW in Waessern und Boeden mittels methanotropher Bakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Sanierungsforschung durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht darin, in Zusammenarbeit von UFZ und UbZ das Leistungspotential methanotropher Bakerien fuer die in situ-Sanierung von Waessern und Boeden zu nutzen. Auf Grund ihrer Faehigkeit zum Cometabilismus koennen methanotrophe Bakterien im Zusammenwirken mit anderen Heterotropen CKW, bevorzugt Trichlorethen, vollstaendig mineralisieren. Die gewoehnlich langsam ablaufenden Abbaureaktionen sollen durch gezieltes Screening geeigneter Bakterien, die in Hochleistungsfermentoren vermehrt, fuer die Biodegradation phaenotypisch optimiert und in situ injiziert werden, beschleunigt werden. Die Untersuchungen sollen zunaechst im Labor- und Pilotmassstab durchgefuehrt und in einer Machbarkeitsstudie dokumentiert werden. Mit den Ergebnissen sollen die Voraussetzungen fuer einen Feldversuch zur in situ-Sanierung einer CKW kontaminierten Flaeche erarbeitet werden. In das Vorhaben involviert sind Forschungsinstitute in Kanada (molekularbiologische Diagnostik, gentechnisches Monitoring) und Russland (methanotrophe Bakterien.)
Das Projekt "Methanotrophe Bakterien als Bioindikator für Methan in der Trinkwasseraufbereitung und methanbedingte Aufbereitungsprobleme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Wasserwirtschaft und Wasserversorgung durchgeführt. 83 Prozent der Grundwässer des Norddeutschen Flachlandes sind in unterschiedlichem Masse reduziert. Erst wenn kein gebundener Sauerstoff mehr im Wasser vorhanden ist, kommt es zur mikrobiellen Bildung von Methan aus organischen Wasserinhaltsstoffen. Methan ist unter anaeroben Bedingungen nicht weiter abbaubar und bleibt als Wasserinhaltsstoff im Grundwasser gelöst erhalten. Das Ergebnis einer Grundwasserklassifizierung ergab, dass in 52 Prozent der Grundwässer in Norddeutschland Bedingungen herrschen, unter denen Methan produziert werden kann. Für 9 Prozent dieser Wässer wurde Methan auch analytisch in Konzentrationen von 0,2 bis 36 mg/L (im Extremfall bis zu 70 mg/L) nachgewiesen. Der Anteil methanhaltiger Wässer liegt vermutlich noch viel höher, denn bislang ist nur ein kleiner Teil der Wässer auf Methan analysiert worden. Bei der Aufbereitung von methanhaltigem Grundwasser muss Methan durch z.B. intensive Belüftung entfernt werden. Ansonsten kommt es zum Wachstum methanotropher Bakterien, die Methan unter Sauerstoffverbrauch oxidieren und den Aufbereitungsprozess erheblich beeinträchtigen können. Methanbedingte Aufbereitungsprobleme sind z.B. die unvollständige mikrobielle Oxidation von Fe2+, NH4+ und Mn2+ aufgrund der hohen Sauerstoffzehrung bei der Methanoxidation oder eine Verstopfung der Filter aufgrund starker Biomasse- und Schleimproduktion der methanotrophen Bakterien. Hierdurch kann es auch zu einer Verschlechterung der hygienischen Qualität des produzierten Trinkwassers kommen. In der Praxis werden derartige Aufbereitungsprobleme häufig überhaupt nicht mit Methan als Ursache in Verbindung gebracht. Ziel des Projektes ist es, methanotrophe Bakterien als Bioindikator für die Anwesenheit von Methan im Grundwasser bzw. in der Aufbereitung zu verwenden. Da Kulturverfahren zur Quantifizierung von methanotrophen Bakterien ungeeignet sind, wird die kultivierungsunabhängige Methode der Fluoreszens in situ Hybridisierung (FISH) angewandt. Hierbei werden bislang beschriebene wie auch neu zu entwickelnde 'Gensonden' zum mikroskopischen Nachweis der methanotrophen Bakterien in den Originalproben (Biofilme, Rückspül-schlämme, Wasser) verschiedener Wasserwerke eingesetzt. Somit könnten methanbedingte Probleme in Anlagen der Wasseraufbereitung erkannt und zielorientiert beseitigt oder vorbeugend vermieden werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 34 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 34 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 34 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 34 |
| Englisch | 8 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 22 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 34 |
| Lebewesen & Lebensräume | 34 |
| Luft | 34 |
| Mensch & Umwelt | 34 |
| Wasser | 34 |
| Weitere | 34 |