Forschungsbericht 2006
Biologischer Abbau von geruchsaktiven Einzelstoffen und von realen Stoffgemischen.
Bakterien spielen in unserer Umwelt beim Abbau von Naturstoffen eine zentrale Rolle. Nur ihre Fähigkeit, die in der Natur produzierten Verbindungen wieder vollständig abzubauen, ermöglicht geschlossene Kreisläufe. Wie die Forschung in den letzten Jahrzehnten darüber hinaus gezeigt hat, können Bakterien nicht nur Naturstoffe abbauen. Sie nutzen auch fast alle vom Menschen synthetisierten Verbindungen als Nahrungsquelle zum Wachstum. Diese Fähigkeit von Mikroorganismen hat der Mensch schon bald als nützlich für seine Zwecke erkannt. Heute sind biologische Kläranlagen, in denen Bakterien, die wässrige Abfälle aus Industrie und Haushalt verstoffwechseln, Stand der Technik. In neuerer Zeit werden auch Biofilter zur biologischen Abluftbehandlung mit Erfolg eingesetzt. Während jedoch die Abwassertechnik seit Jahren ein intensiv bearbeitetes Forschungsfeld ist, bei dem auch über die in den Kläranlagen ablaufenden Prozesse geforscht wird, ist über die entsprechenden Abläufe in Biofiltern nur wenig bekannt. Im vorliegenden Projekt sollte daher ein Beitrag zum Verständnis der in Biofiltern ablaufenden Prozesse geleistet werden. Daher wurde in dem vorliegenden Projekt der biologische Abbau der Hauptkomponenten verschiedener Gerüche aufgeklärt und die beteiligten Mikroorganismen wurden charakterisiert. Neben der Identifizierung von Problemstoffen, die nur schwer einem biologischen Abbau zugänglich sind und damit zu Problemen führen können, gibt diese Herangehensweise Hinweise auf Inkompatibilitäten in den verschiedenen Abbauwegen sowie zu deren Vermeidung. Neben diesen Problemen wurde aber auch die Frage der unteren Konzentrationsgrenze für einen biologischen Abbau geklärt, welche gerade für niedrig konzentrierte Geruchstoffe eine wichtige Rolle spielt. In diesem Projekt wurden Geruchsstoffe von Modellsubstanzen sowie die von an dem Projekt beteiligten analytischen Gruppen als relevant eingestuften Geruchsstoffe untersucht. Die Geruchsstoffe können in vier Gruppen eingeteilt werden: schwefelhaltige Verbindungen, aliphatische Amine (Fischgeruch), Pyrazine (Kaffee-Geruch) und kurzkettige Aldehyde und Ester. Für Vertreter aus allen vier Gruppen geruchsaktiver Substanzen konnte ein biologischer Abbau eindeutig nachgewiesen werden. Die Anreicherung der Mischkulturen auf den Modellsubstanzen wurde erfolgreich etabliert. Aus diesen Anreicherungskulturen wurden inzwischen für den Abbau aller Substanzen Reinkulturen isoliert. Die mikrobiologische Charakterisierung dieser Reinkulturen ist abgeschlossen. Die dritte Teilaufgabe, Untersuchung des Leistungsspektrums der neu isolierten Mikroorganismen mit Reinsubstanzen wurde im Berichtzeitraum erreicht. Die Untersuchung der neu isolierten Mikroorganismen mit Mischungen von Geruchstoffen wurde durchgeführt. Untersucht wurde außerdem der Einfluss der verschiedenen Geruchstoffe auf diese Reinkulturen, um festzustellen, inwieweit die isolierten Bakterien durch andere Geruchstoffe in ihren Fähigkeiten beeinflusst werden. Für die entsprechenden Geruchstoff-Mischungen wurde untersucht, ob diese durch Mischungen der entsprechenden Bakterien abgebaut werden können. Diese Untersuchung ist abgeschlossen. Zur Erfüllung der vierten Teilaufgabe, Aufklärung der Abbauwege und Feststellung eventueller Unverträglichkeiten, wurden Wachstumsversuche, Resting-cells Versuche sowie Versuche mit Mutanten durchgeführt. Die bei diesen Versuchen in das Medium ausgeschiedenen Metabolite wurden analysiert. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, für problematische chemische Verbindungen einen praxisgeeigneten Abbauweg durch Mikroorganismen zu finden. Die Reinigung von mit Geruchsstoffen belasteter Abluft durch Bakterien hat gegenüber herkömmlichen Verfahren der Abluftreinigung wie Adsorption den Vorteil des realen Abbaus der unerwünschten Verbindungen. Diese Erkenntnisse können in die Auslegung von Biofiltern eingehen. Insgesamt trägt dieses Projekt wesentlich zum Verständnis der in einem Biofilter ablaufenden Prozesse bei. Damit wird eine effizientere biologische Behandlung von Emissionen möglich. Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommenPublikationen
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