Das Projekt "Untersuchungen zur Kinetik der biologischen Phosphateliminierung aus Abwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Verfahrenstechnk, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Schaltet man eine anaerobe und eine aerobe biologische Stufe hintereinander und fuehrt den Belebtschlamm nach Aufkonzentrierung in einem Nachklaerbecken zurueck, so reichern sich Bakterienstaemme an, die bei dieser Wachstumsvorteile haben, weil sie in der aeroben Stufe Polyphosphate synthetisieren koennen und in der anaeroben Stufe Energie durch Hydrolyse der Polyphosphate gewinnen koennen. In diesem Vorhaben wird die Abhaengigkeit dieses Prozesses von pH-Wert und Temperatur untersucht. Dabei findet auch die Kinetik der Substrataufnahme in der anaeroben Stufe Beruecksichtigung. Nach Entwicklung eines kinetischen Modells werden Modellierungen zur Optimierung dieses zweistufigen Prozesses durchgefuehrt. Die Untersuchungen stehen kurz vor dem Abschluss.
Das Projekt "Implementationsstudie zur biotechnologischen Produktion vn Biopolymeren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Arnold-Sommerfeld-Gesellschaft durchgeführt. Die Perspektiven biotechnischer Verfahren zur Herstellung von Grund- und Feinchemikalien charakterisieren sich unter anderem dadurch, dass eine Substitution chemisch-technischer durch biotechnische Verfahren nur in solchen Faellen zu erwarten ist, in denen das biotechnische Verfahren deutliche Kostenvorteile aufweist. Biotechnische Verfahren zeichnen sich verglichen mit chemischen oder physikalischen Prozessen oft durch eine groessere Komplexitaet in der Verfahrensfuehrung aus. Gerade integrierte Verfahren sind in hohem Masse von einer Reihe aeusserer Parameter abhaengig. Diese erschweren die Berechnung der scale-up-Kriterien zur Uebertragung der Ergebnisse aus dem Labor auf den Technikum- und Labormassstab. Integrierte Verfahren leiden unter dem Dilemma, dass ein Markt fuer das herzustellende Produkt erst dann entsteht, wenn das Produkt in grosser Menge und damit kostenguenstig und konkurrenzfaehig hergestellt wird. Exemplarisch soll gezeigt werden, dass mit einer Implementationsstudie die Markteinfuehrung eines komplexen biotechnologischen Produktionsprozesses gefoerdert werden kann. Virtuelle Prozesse und Prozessketten koennen im Computer gefuehrt und somit Fehlinvestitionen vermieden werden. Ausserdem soll ein Implementationskonzept gefunden und erarbeitet werden, das dazu beitragen kann, oekologisch bedenkliche Stoffe zu ersetzen, sowie den Kreislaufwirtschaftsgedanken konsequent umzusetzen. Es werden Schnittstellen zu den natuerlichen Kreislaufsystemen herausgearbeitet. Das beantragte Verfahren kann auf aehnlich gelagerte Produktionsablaeufe in der Biotechnologie uebertragen werden. Gegenstand des zu untersuchenden biotechnischen Produktionsprozesses ist die Synthese des Biopolymers Polyhydroxybuttersaeure (PHB) aus Biogas als C-Quelle fuer methanotophe Bakterien. Das Biogas entstammt der Fermentation von organischen Abfaellen oder nachwachsenden Rohstoffen. Durch die Einbindung des Verfahrens in geeignete Stoffkreislaeufe und die Nutzung regenerativer und kostenguenstiger Ausgangsmaterialien soll der Preis fuer die produzierten Biopolymere in einen konkurrenzfaehigen Bereich gedrueckt werden. Sollte die Ergebnisse zeigen, dass eine oekologisch und oekonomisch sinnvolle Produktion machbar ist, werden diese direkt in die Planung und den Bau einer entsprechenden Anlage einfliessen.
Das Projekt "Enzymatische und regulatorische Untersuchungen zur Phosphat- und Kohlenstoffspeicherung von Bakterien des belebten Schlamms" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Hygiene und Umweltmedizin durchgeführt. Eine biologische Eliminierung von Phosphat aus Abwaessern wird inzwischen in vielen Klaeranlagen verfahrenstechnisch durch eine Serienschaltung von anaeroben und aeroben Belebungsbecken erzielt. Die biochemischen Grundlagen der Phosphateliminierung sind trotz der Untersuchungen vieler Arbeitsgruppen jedoch noch nicht geklaert. Ein experimenteller Nachweis der von Comeau et al. (1985), Mino (1987) und Wenzel (1986, 1991) entwickelten detaillierten biochemischen Modelle fuer ein Bio-P-Bakterium steht bis heute aus. Ein grosses Problem stellt dabei die mangelnde Uebertragbarkeit makroskopisch im System Belebtschlammbiozoenose beobachteter Vorgaenge auf biochemische Stoffwechselprozesse innerhalb einer Zelle dar. Einzelne Phaenomene wie die Polyphosphatspeicherung oder PHF-Bildung konnten von vielen Arbeitsgruppen in Isolaten aus Belebtschlamm nachgewiesen werden, aber es konnte bisher keine Reinkultur isoliert werden, die konform der Modelle die entsprechende Dynamik der Speicherstoffe zeigt. Im bisherigen Projektzeitraum wurde eine definierte Mischkultur selektiv aus Belebtschlamm angereichert, welche die gewuenschte Phosphataufnahme und -rueckloesung im aerob- anaerob-Wechsel zeigt. Bei dieser Mischkultur soll die Dynamik der Speicherstoffe Polyphosphat, Polyhydroxyfettsaeuren und Glykogen im aerob- anaerob-Wechsel weiter untersucht werden und die Aktivitaeten der an der Speicherstoffbildung beteiligten Enzyme sollen bestimmt werden. Neben der definierten Mischkultur sollen die einzelnen Reinkulturen ebenfalls untersucht werden, um moeglicherweise erstmalig ein sogenantes 'Bio-P-Bakterien' nachweisen zu koennen. Die Regulationsmechanismen beim Auf- und Abbau der verschiedenen Speicherstoffe sollen ueber weitere enzymatische Untersuchungen und Fermenterversuche studiert werden.