Das Projekt "Teilprojekt 3.4, 3.5, 3.9: Entwicklung biologischer Sensor-Aktor-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Biologie, Institut für Genetik durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens sollen hochselektive und Iangzeitstabile biologische Sensor-Aktor-Strukturen für eine nachhaltige Wasser- und Ressourcennutzung entwickelt werden. Der Fokus liegt auf gering konzentrierten organischen Schadstoffen (refraktäre Wasserinhaltsstoffe) sowie anorganischen Wertstoffen (Industriemetalle). Im Teilprojekt der TU Dresden werden die dafür notwendigen biologischen Komponenten sowie die notwendige chemische Analytik entwickelt, charakterisiert und getestet. Seitens des lfG steht die Entwicklung biologischer Sensor-Aktor-Systeme für organische Reststoffe auf der Basis von Hefezellen sowie die Generierung von Hefe-Ganzzell-Aktoren zum Abbau organischer Wasserinhaltsstoffe im Vordergrund. Das Vorhabensteilziel des ifWW besteht in der Entwicklung eines Sensorkonzeptes zur Überwachung von Wertstoffkonzentrationen in anwendungsrelevanten Wässern und zur Kontrolle des Beladungszustandes von neu zu entwickelnden selektiv bindenden Filtermaterialien. Am IWC werden die Arbeiten zur Verifizierung der Sensorwirkung mittels chemisch-analytischer Methoden und Erarbeitung und Umsetzung eines Anreicherungskonzepts von Analyten, die Charakterisierung der Wirkung von Aktoren sowie die Erfassung von Transformationsprodukten beim Spurenstoffabbau durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 3.1: Gewinnung strategischer Metalle aus Wässern und Aufschlusslösungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Das Teilvorhaben zielt darauf ab, unter Nutzung der im Wachstumskern BioSAM zu entwickelnden Technologieplattform strategische Metalle aus Aufschlusslösungen und Bergbauwässern abzutrennen. Besonders stehen Lösungen des Bioleachings im Focus. Die im Wachstumskern zu entwickelnden Sensor-Aktor-Systeme sollen genutzt werden, um die Online-Analytik von gelösten Metallen zu ermöglichen und die hochselektive Anreicherung und Abtrennung der Metallionen zu erreichen. Durch die Online-Metallanalytik wird eine direkte Nachverfolgung des Laugungsprozesses hinsichtlich der Spurenelemente (In, Ga, SEE) möglich, wodurch eine Effizienzsteigerung erreicht werden kann. Ein weiteres Ziel besteht in der selektiven Abtrennung der Metalle aus Lösungen und Bergbauwässern mit Hilfe der Aktorkomponente. Hier ist es Ziel des Vorhabens, die von anderen Partnern des WK entwickelten Aktorsysteme zu testen und auf die benötigten Einsatzbedingungen anzupassen. Zuerst erfolgt die Auswahl von Biolaugungssystemen, mit denen die o.g. strategischen Metalle in Lösung gebracht werden können bzw. es werden Bergbauwässer od. andere Abwässer ausgewählt, in denen die Metalle zu finden sind. Danach erfolgen Screeningtests zur Bewertung metallspezifischer Bindungsschichten. Für die erfolgreichsten Sensor-Aktor-Systeme wird ein anlagentechnisches Konzept für die Spurenmetallsorption mit Integration der Sensorkomponente erarbeitet. Die Praxistauglichkeit des Systems wird zum Schluss in einer Versuchsanlage getestet.
Das Projekt "Teilprojekt 3.7: Langzeitstabile Zellen zum Aufbau und zur Regenerierung von Sensor- und Aktorsystemen für den Nachweis und die Bindung strategisch relevanter Metalle (insbesondere Seltene Erden)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie durchgeführt. Bereitstellung eines multipotenten Organismus in Form lebender Zellen, Dauerformen und Zellwandbestandteilen in reproduzierbarer Qualität sowie Entwicklung eines Verfahrens zur einfachen Kopplung der Zellen an eine Sensoroberfläche für Screeningtests. Hierfür wird das Bakterium Sporosarcina ureae und Teile davon immobilisiert und damit ein regenerierbarer Ganzzellsensor auf Basis regelmäßig angeordneter Goldnanopartikel und ein regenerierbarer Ganzzellaktor auf der Basis spezifisch bindender Oberflächenproteine entwickelt. Insgesamt umfasst dies nachfolgende Beiträge 1) Bereitstellung der Biomasse im technischen Maßstab für den Verbund 2) Herstellung von Sensorschichten auf Basis der Zelloberflächen für frühzeitige Screeningtests im Vorfeld zur Sensorentwicklung 3) Herstellung von Aktorschichten auf Basis der Zelloberflächen für frühzeitige Screeningtests im Vorfeld zur Filterentwicklung 4) Entwicklung und Testung eines Konzepts zur Regenerierung der Sensor und Aktorschichten unter Prozessbedingungen.