Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Marine Geosysteme durchgeführt. The aim of this project is to test the hypothesis that nitrogen fixation is stimulated in organic-rich surface sediments of marine oxygen minimum zones (OMZ s) and represents an important link between nitrogen and sulfur cycling via N2-fixing sulfate-reducing bacteria. A multidisciplinary set of methods (microbial rate measurements, nifH-gene analyzes, 15N-labelling, HISH-SIMS, CARD-FISH, porewater geochemistry) will be applied to sediments from different OMZ s (off Peru, off Mauretania, Koljø Fjord).
Das Projekt "Technische Nutzbarmachung uranhaltiger Kohlen durch mikrobielles Leaching" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Fachbereich IV Mathematik-Naturwissenschaften, Fachgebiet Biologie durchgeführt. Laugungsverfahren mit Thiobacilli auf Uran sind bisher mit gutem Erfolg im Labormassstab durchgefuehrt worden. Diese sollen aber bei Anwendung im technischen Bereich insbesondere bei Anwesenheit von Kohle auf grosse Schwierigkeiten stossen. Aus diesem Grund sind fuer die Laugungsexperimente fuer die saure Laugung Pilze und fuer die basische Laugung Cyanobakterien vorgesehen worden. Da gerade Cyanobakterien und Pilze auch bei der Genese sedimentaerer Uranlagerstaetten gewisse Bedeutung haben, spricht vieles dafuer, diese Organismen zu erproben. Cyanobakterien koennen ausserordentlich hohe pH-Werte vertragen und Pilze entsprechend ebenso niedrige pH-Werte, wie Thiobacilli. Staemme werden aus der Kohle angereichert, bzw. liegen im Fall der Cyanobakterien bereits in Oldenburg vor, so dass mit Kleinversuchen bei der alkalischen Lauge bereits frueh begonnen werden kann.
Das Projekt "Mikrobieller Schwefelstoffwechsel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Phototrophe Schwefelbakterien sind am Massenumsatz von H2S, Schwefel und Sulfat innerhalb der Biosphaere der Erde in hohem Masse beteiligt. Die Enzymologie dieser Vorgaenge soll geklaert werden, u.a. um das Ausmass dieser Beteiligung korrekt zu beurteilen (die Belastung der Atmosphaere in Kuestenbereichen durch H2S waere um mehrere Zehnerpotenzen hoeher ohne die Existenz dieser Bakterien).
Das Projekt "Biologische Entschwefelung von Rohbiogas durch Grüne Schwefelbakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IWT Stiftung Institut für Werkstofftechnik, Amtliche Materialprüfungsanstalt Bremen, Abteilung Mikrobiologie durchgeführt. Die Betreiber von Biogasanlagen benötigen für die Verstromung des Rohbiogases ein Gas, das weitgehend frei von Schwefelwasserstoff ist, da ansonsten der Motor durch Korrosion geschädigt oder sogar zerstört wird. Die Entfernung des Schwefelwasserstoffs erfolgt heutzutage nach gängiger Praxis durch Einblasen von Luft in die Gasphase der Biogasanlagen, wodurch die Umsetzung des Schwefelwasserstoffs zu elementarem Schwefel gefördert wird. Dieses Verfahren ist sehr beliebt, da es vordergründig nur sehr geringe Kosten verursacht. Im Anschluss findet extern noch eine zusätzliche Reinigung und Trocknung über Aktivkohle statt, bevor das Gas in den Motor gelangt. Der oben beschriebene Prozess ist schwierig zu kontrollieren und es kommt sehr häufig zur mikrobiellen Oxidation des Schwefels, wobei Schwefelsäure gebildet wird, mit der Folge von massiven Korrosionserscheinungen im Gasraum der Biogasanlage. In diesem Projekt soll ein Verfahren zur nachgeschalteten biologischen Entschwefelung von Rohbiogas entwickelt werden, das als kostengünstige und nachhaltige Alternative zu bisher angewandten Verfahren dienen soll. Die Verwendung anaerober phototropher Bakterien unter niedrigen Lichtintensitäten zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus dem Rohbiogas stellt eine neue und interessante Möglichkeit dar. Diese Bakterien benötigen zum Wachstum ein flüssiges Medium, Licht und Schwefelwasserstoff als Energiequelle sowie Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle. Sie sind anspruchslos und tolerieren auch hohe und schwankende Schwefelwasserstoffgehalte. Ihre Aktivität ist über die Lichtintensität sehr einfach zu steuern.
Das Projekt "Der Beitrag mikrobieller und abiotischer Vorgaenge zur Mobilisierung von Cadmium aus sulfidischen Schlaemmen infolge der Oxidation von Eisensulfiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Fachgruppe Geowissenschaften, Lehrstuhl für Hydrologie durchgeführt. Sulfidhaltige Schlaemme, seien es Klaerschlamm, Baggergut (etwa die ausgebaggerten Elbschlaemme), Erdaushub aus kontaminierten Standorten oder einfach sulfidische Boeden, sind angesichts ihrer oftmals gravierenden Schwermetallbelastung Problemabfaelle von hohem Gefaehrdungspotential. In ihnen ist zwar der aktive Prozess der Sulfatreduktion mangels verwertbaren organischen Substrats haeufig sehr verlangsamt, die Reduktionsaequivalente dieses mikrobiellen Prozesses verbleiben jedoch akkumuliert in Form von hauptsaechlich FeS oder FeS2 als Rueckstaende in den Schlaemmen. Bei Kontakt mit der Atmosphaere koennen die enthaltenen Schwermetalle oxidativ mobilisiert werden. Von umweltwissenschaftlichem Interesse ist hierbei insbesonders die Frage, welche Rolle Mikroorganismen bei den Oxidationsreaktionen spielen. Daraus koennten sich Ansaetze zur Beeinflussbarkeit dieser Prozesse herleiten lassen. In diesem Projekt sollen experimentell die chemische sowie die mikrobiologisch katalysierte Reaktionskinetik der Oxidation von Eisensulfid in Anwesenheit eines geeigneten Elektronenakzeptors (O2, NO3minus) untersucht werden. Da infolge der Oxidationsreaktion mit der Entstehung von Protonen (Ansaeuerung) zu rechnen ist, wollen wir die Auswirkung der Protonenfreisetzung auf die Klaerschlamm-Matrix untersuchen. Endziel ist hierbei, die Mobilisierung von Cadmium sowohl durch rein chemische als auch mikrobiologische Oxidationsreaktionen zu erfassen und moeglicherweise zu steuern. Zu diesem Zweck beabsichtigen wir, Experimente sowohl mit Modellschlaemmen als auch mit realen Schlaemmen unterschiedlicher Provenienz (kontaminierter Klaerschlamm, Baggergut aus dem Elbeaestuar..
Das Projekt "Entwicklung eines optimierten Verfahrens zur mikrobiellen Metallmobilisierung aus Bergbaualtlasten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Die in mineralischen Altlasten wie Bergwerkshalden natürlich und unkontrolliert ablaufende bakterielle Haufenlaugung führt zur Bildung Schwermetall belasteter Sauerwässer (acid mine drainage). Die in den Altlasten ablaufenden mikrobiellen Laugungsprozesse sollen untersucht werden, um einerseits ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallen zu entwickeln, andererseits Wege zur Verhinderung oder Unterdrückung der Prozesse aufzuzeigen. Das Know-how soll dazu dienen, Umweltbelastungen, wie sie z.B. durch den sächsisch-thüringischen Uranerzbergbau verursacht worden sind, zu verringern. In der Zeit von April bis Oktober 1993 wurden auf dem Gelände der Wismut GmbH bei Ronneburg in Thüringen fünf Beprobungen auf der Absetzer(A.)-halde und auf der für ca. 15 Jahre biologisch gelaugten Gessen(G.)-halde mittels Rammkernsondierungen bis zu 5 m Tiefe durchgeführt, um die Zusammensetzung der lithoautotrophen und chemoorganotrophen Bakterienflora zu bestimmen. Die Proben wurden auf den Gehalt von aerob und anaerob lebenden Mikroorganismen untersucht sowie die mikrobielle Stoffwechselaktivität (Laugung) unter aeroben und anaeroben Bedingungen mittels Mikrokalorimetrie ermittelt. Weiterhin wurden 16 Perkolationsexperimente zur Hemmung der biologischen Laugung durchgeführt. Dabei wurde der Einfluß der Zusätze SDS (Laurylsulfat), Calciumfluorid und Alkalien (Beton, Kalk) auf die biologische Laugung untersucht. Hierzu wurde die Wärmeleistung als Maß für die mikrobielle Aktivität sowie die Zellzahl, das Metallausbringen, der pH-Wert und das Redoxpotential bestimmt. Die Beimpfung erfolgte mit einer Mischkultur aus Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans und T. thiooxidans. Tastversuche zur Haldenabdichtung mittels mineralischer, sich selbst bildender Sperrschichten sowie zur Auswirkung von Flutungsbedingungen im Erzkörper auf die biologische Laugung wurden ebenfalls in Perkolatoren durchgeführt. Zur Übertragung von Laborergebnissen in einen (klein)technischen Maßstab wurde ein Laugungsexperiment mit Uranerz aus dem Tagebau Ronneburg in einer 300 l - Perkolationsanlage mit einem Temperaturgradienten von 25 Grad C bis 57 Grad C durchgeführt.
Das Projekt "FS SONNE (SO 216) BAMBUS: Geochemie, Biogeochemie und Biologie aktiver Hydrothermalquellen im östlichen Manus Becken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 5 Geowissenschaften durchgeführt. Das Ziel der hier vorgeschlagenen Untersuchungen ist eine detaillierte geochemische, biogeochemische und biologische Erfassung aktiver Hydrothermalquellen im östlichen Manus Becken. Das bereits gut geochemisch vorcharakterisierte Manus Becken mit seinen bezüglich der pH-Werte, der Schwefelgehalte und der Temperaturen extremen und sehr diversen Habitaten stellt ein hervorragendes Areal für die Untersuchung unterschiedlichster hydrothermaler Lebensgemeinschaften und ihrer Interaktion untereinander und mit ihrer abiotischen Umwelt dar. Die geplanten Untersuchungen umfassen eine Beprobung der Ventfluide und Porenwässer, Gesteine und Mineralpräzipitate, freilebenden und sedimentären Mikroben sowie von Venttieren und ihren Endosymbionten. Die Geo-Bio-Wechselwirkungen sollen durch eine Kombination moderner Tiefseetechnik, in situ-Messungen und Experimenten, molekular-geochemischen und -biologischen sowie isotopengeochemischen Methoden und der Modellierung von Stoff- und Energietransport untersucht werden. Der Fokus liegt dabei auf dem Schwefelkreislauf, der i.d.R. von Mikroorganismen stark geprägt wird. Hierbei soll untersucht werden, wie sich pH, Temperatur und die theoretische Verfügbarkeit von freier Energie für verschiedene mikrobielle Stoffwechselwege auf die Umsatzraten und Diversität der mikrobiellen Gemeinschaft auswirken. Der Fahrtbericht wird als Hardcopy bei der Technischen Informationsbibliothek in Hannover vorliegen und die Wochenberichte der Forschungsfahrt finden sich auf der Internetplattform des FS SONNE (BGR).
Das Projekt "Mikrobieller Stoffumsatz in Gewaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Ziel des Vorhabens sind Grundlagenerkenntnisse zum Stoffumsatz und zur Regulation mikrobieller Prozesse im Pelagial und Sediment von Seen. Schwerpunkt ist die Sediment/Wasserkontaktzone mit dem Schwefel- und Methankreislauf und ihre Bedeutung fuer den Gewaesserzustand und die Immobilisierung bzw. Mobilisierung von Naehr- und Fremdstoffen. Leistungtraeger beider Prozesse werden analysiert.
Das Projekt "Sulfonate in terrestrischen Milieus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Institut für Limnologie, Lehrstuhl Mikrobielle Ökologie, Limnologie und generelle Mikrobiologie durchgeführt. Aromatic sulfonates are synthetic compounds that are widely used in European industry and households, in applications as diverse as detergents, pharmaceuticals, tanning agents and cement additives. Although these chemicals are regarded as xenobiotics, and accumulate in certain environmental compartments, natural sulfonates of unknown structure also make up a large proportion (more than 50 percent) of the sulfur in forest and agricultural soils. The SUITE project will investigate the desulfonation of synthetic and natural sulfonates by aerobic and anerobic bacteria in soils from various European climate zones, and relate this to the sulfur status in the soils studied and to sulfur cycling in soil organic matter. This emphasis on the sulfur cycle is a novel one in biodegradation/bioremediation studies, and will provide a model for investigations of other sulfur-containing xenobiotics in the environment. In addition, by characterizing the structure and cycling of naturally-occuring sulfonates for the first time, SUITE aims not only to achieve an understanding of sulfur cycling which will be of value in agriculture and forest management, but also to link microbial processes in uncontaminated environments to potential bioremediation problems throughout Europe, for edictive and management purposes. The main objective of the project are: 1) Characterization of the desulfonation enzymes and their genes in aerobic and anaerobic bacteria, and development of new methods (RT-PCR) for direct analysis of the expression of these desulfonation genes in various soil environments. The soil environments tested will include: a) uncontaminated soils ('pristine soils'), representative of the different climatic conditions of Europe on a north-south gradient from North Sweden to Italy, and carrying different vegetation types, b) contaminated soils, including soils which have been subject to acid precipitation and soils which have been directly contaminated with aromatic sulfonates (activated sludge, landfill). 2) Characterization of the biodiversity of microorganisms able to desulfonate natural and synthetic sulfonates in the soils tested. 3) Structural characterization of naturally-occurring sulfonates in soils, 4) Analysis of the cycling of sulfur between organic matter and inorganic sulfur forms in the tested soils, in dependence on climatic conditions and the sulfate and carbon content of the soils, 5) Analysis of the sulfur composition of the tested soils (i e inorganic sulfate, sulfate ester, amino acid sulfur, sulfonate sulfur), and correlation of sulfonatase gene expression with the levels of inorganic sulfate and other sulfur compounds, 6) Analysis of the desulfonation of added xenobiotic sulfonates in microcosms set up with the soils studied, and investigations of the pathways and complexity of desulfonation and mineralization processes with and without the addition of specific bacterial inocula.
Das Projekt "Demonstrationsobjekt Hamburger Sammlersystem (Ableitung von Abwasser in grossen Sammlern aus Beton)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie und Hansestadt Hamburg, Amt für Wasserwirtschaft und Stadtentsorgung durchgeführt. In der Freien und Hansestadt Hamburg soll eine Bestandsaufnahme der Betriebsverhaeltnisse und des baulichen Zustandes von korrosionsgefaehrdeten Abwassersammlern vorgenommen werden. Dieses Grundlagenmaterial soll in gesonderten Teilvorhaben mikrobiologisch chemisch, betriebstechnisch und betontechnologisch analysiert werden, um die schaedigenden Einfluesse herauszuarbeiten und fuer die Planung kuenftiger Sammlerbaumassnahmen wissenschaftlich abgesicherte Grundlagen und allgemein gueltige Richtlinien zu schaffen. Zu diesem Zwecke soll untersucht werden, unter welchen Bedingungen der Abwasserableitung zementgebundene Kanalwandungen bestaendig sind. Falls ein langfristiger Bestand nur mittels zusaetzlicher Massnahmen erhalten werden kann, ist zu untersuchen, welchen technischen und wirtschaftlichen Aufwand diese Massnahmen erfordern.