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Forschungskonsortium stellt Ergebnisse zu Perspektiven von Biogas und Biomethan online

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In den vergangenen zehn Jahren wurde die Biogasaufbereitung und ‐einspeisung in das Erdgasnetz eine etablierte Technologie und Deutschland weltweit führend in diesem Sektor. Die Energiewende und die im Sommer 2014 vollzogene EEG‐Reform erfordern jedoch auch eine kritische Bestandsaufnahme und ggf. politische Neuausrichtung im Bereich Biogas. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes „Perspektiven der Biogaseinspeisung und instrumentelle Weiterentwicklung des Förderrahmens“, wurden nun veröffentlicht und stehen auf der Webseite des DBFZ als Download zur Verfügung.

Das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) beauftragte Verbundprojekt (Laufzeit: 06/2013 – 04/2015) verfolgte das Ziel, die zukünftige Aufgabe von Biomethan und Biogas im Energiesystem zu identifizieren sowie, darauf aufbauend, eine Neuausrichtung des Förderrahmens zu überdenken. Unter der Leitung von Prof. Dr. Frank Scholwin und Johan Grope (Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie) sowie Dr. Andrea Schüch (Universität Rostock) wurde das Vorhaben in Zusammenarbeit mit folgenden Projektpartnern durchgeführt: Deutsches Biomasseforschungszentrum (DBFZ), Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IWES), Ifeu – Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, Institut für ZukunftsEnergieSysteme IZES gGmbH, Verband für Agrarforschung und -bildung in Thüringen e.V. (VAFB) und Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH.

Die nun bereitgestellten Dossiers decken das gesamte inhaltliche Spektrum des Forschungsvorhabens ab und fassen die wesentlichsten im Projekt gewonnenen Erkenntnisse in insgesamt sechs Themenblöcken kompakt zusammen:

– Ist-Stand der Biomethannutzung: Kosten, Klimawirkungen, Verwertungswege
– Potenziale der Biogasgewinnung und -nutzung
– Biogas aus Energiepflanzen: Potenziale & Flächen, Anbauprioritäten & Kosten, Natur & Landschaft
– Beitrag von Biomethan im Energiesystem
– Leitbild und Ausbaukorridor für die Biogas- und Biomethanproduktion
– Alternativen der Biomethanförderung zur Nutzung in der Kraft-Wärme-Kopplung außerhalb des EEG

Alle Projektergebnisse können kostenfrei unter folgendem Link abgerufen werden:
https://www.dbfz.de/web/forschung/projektberichte/details/article/perspektiven-b…

Die Abschlussveranstaltung „Perspektiven der Bereitstellung und Nutzung von Biomethan – Rolle eines flexiblen erneuerbaren Energieträgers für die Energiewende“ findet am 27. April 2015 im Rahmen der Berliner Energietage 2015 im Ludwig‐Erhard‐Haus (Sitz der IHK), Fasanenstraße 85, 10623 Berlin statt. Die Konferenz hat zum Ziel, sowohl die wesentlichen im o.g. Vorhaben erzielten Erkenntnisse zu präsentieren, als auch die aktuelle Marktlage der Bereitstellung und Nutzung von Biomethan zusammenzufassen und in die technisch‐politische Diskussion zu bringen.

Weitere Informationen: http://www.berliner-energietage.de/

Forschung für die Energie der Zukunft – DBFZ
Das Deutsche Biomasseforschungszentrum arbeitet als zentraler und unabhängiger Vordenker im Bereich der energetischen Biomassenutzung an der Frage, wie die begrenzt verfügbaren Biomasseressourcen nachhaltig und mit höchster Effizienz zum bestehenden, vor allem aber auch zu einem zukünftigen Energiesystem beitragen können. Im Rahmen der Forschungstätigkeit identifiziert, entwickelt, begleitet, evaluiert und demonstriert das DBFZ die vielversprechendsten Anwendungsfelder der Bioenergie und besonders positiv herausragende Beispiele gemeinsam mit Partnern aus Forschung, Wirtschaft und Öffentlichkeit.

http://www.twitter.com/dbfz_de

 

 

Projekt der Universität in Landau zur Verbesserung der Wasserqualität für GreenTec Awards nominiert

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Die Arbeitsgruppe „Organische und Ökologische Chemie“ der Universität Koblenz-Landau hat mit dem Projekt „Wasser 3.0-StressFix“ die Top Ten in der Kategorie „Wasser und Abwasser“ der GreenTec Awards 2015 erreicht, Europas größtem Umwelt- und Wirtschaftspreis.

Das Projektteam um Juniorprofessorin Dr. Katrin Schuhen arbeitet seit zweieinhalb Jahren an neuen Materialien für die Verbesserung der Wasserqualität. Das nachhaltige Entfernen von organischen und anorganischen toxischen Verunreinigungen aus dem Wasser steht im Mittelpunkt des Projekts Wasser 3.0-StressFix. Durch den Einsatz von innovativen Hybridmaterialien lassen sich die unerwünschten Spurenstoffe bereits kurz nach Eintritt in den Wasserkreislauf oder alternativ als Endreinigungsstufe in der Kläranlage fixieren. Das Material erweist sich als multifunktional hinsichtlich der Reaktion gegenüber toxischen Spurenstoffcocktails und kann so die Wasserqualität verbessern. Die Herstellung und der Einsatz des Materials sind unkompliziert und wirtschaftlich.

Bedenkliche Substanzen in Gewässern nehmen zu
Durch die Weiterentwicklung der Umweltanalytik lassen sich seit Anfang der 1990er Jahre in fast allen Oberflächengewässern, im Grundwasser, im Abwässern und auch im Trinkwasser Arzneimittelrückstände nachweisen. Dadurch ist die Aufmerksamkeit für das Thema der pharmazeutischen Rückstände in Gewässern stark gestiegen. Da Arzneimittelrückstände in der aquatischen Umwelt auch in geringen Konzentrationen ein Risiko für die Umwelt und den Menschen darstellen, wurde in den vergangenen Jahren vermehrt an Möglichkeiten geforscht, um Einträge in Gewässer zu verhindern oder diese effektiv zu entfernen.

Für GreenTec Awards nominiert
Die GreenTec Awards ehren jedes Jahr innovative Produkte und Projekte, die den Weg in eine umweltbewusste Zukunft weisen. Das Projekt „Wasser 3.0-StressFix“ hat es nun unter die Top Ten in der Kategorie „Wasser und Abwasser“ geschafft. Bis zum 11. Januar 2015 kann jeder seinen persönlichen Favoriten im Wettbewerb um den GreenTec Award unter www.greentec-awards.com wählen. Über das Online-Voting erreicht das Projekt mit den meisten Stimmen direkt die Runde der Top 3. Die weiteren Plätze werden durch eine Jury vergeben. Im Anschluss bestimmt die Jury aus den Top 3 den Gewinner. Die GreenTec Awards werden im Mai 2015 in Berlin verliehen.

Kontakt:
Institut für Umweltwissenschaften Landau
AG Organische und Ökologische Chemie
Jun.-Prof. Dr. Katrin Schuhen
E-Mail: schuhen@uni-landau.de

Pilotanlage zur Entfernung extremer Gasladung im Tiefenwasser

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Puebla del Guzman (Andalusien)/ Magdeburg. Der Guadiana-See im ehemaligen Herrerias-Tagebau in Andalusien hat im Tiefenwasser hohe Konzentrationen von Kohlendioxid angesammelt, welche bei einer plötzlichen Freisetzung Menschen in der Nähe gefährden können. Wissenschaftler des Spanischen In-stituts für Geologie und Bergwesen (IGME), der University of the Basque Country (UPV/EHU, Bilbao) und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) haben nun eine Pilotanlage zur Entgasung installiert, um die Gefahr zu demonstrieren und eine mögliche Lösung aufzuzeigen.

„Das Wasser am Grund des Guadiana-Restsees enthält ungewöhnlich viel Kohlendioxid (CO2), weil durch die Oxidation von Erzen ein sehr saures Milieu entstanden ist. Ein Problem, das auch aus den Tagebaurestseen der Lausitz und Mitteldeutschlands bekannt ist. Im Herrerias-Tagebau löst die Säure Karbonat aus dem Gestein, und es entsteht Kohlensäure (also gelöstes CO2), die sich in tiefen Schichten des Wassers ansammelt, weil der See unterhalb von 25 Metern Tiefe kaum durchmischt wird“, erklärt Dr. Bertram Boehrer vom UFZ. Der Physiker untersucht seit Jahren die Schichtungen in Seen weltweit. Durch den Wasserdruck in diesen Tiefen enthält jeder Liter Tiefenwasser etwa 2,5 Liter gelöstes Kohlendioxid. Solange die Wasserschichten stabil sind, wird das Gas in der Tiefe gehalten. Ein Erdrutsch oder andere Prozesse, die große Wasserbewegungen auslösen, können aber dafür sorgen, dass eine große Menge des unter Druck angestauten Gases plötzlich freigesetzt wird. In der Atemluft gelten CO2-Konzentrationen ab acht Prozent für den Menschen als tödlich.

Die Wissenschaftler installierten daher ein Entgasungsrohr, das den Kern der neuen Pilotanlage bildet. Diese funktioniert folgendermaßen: Wasser fließt in 61m Tiefe in eine Röhre. Auf dem Weg nach oben fällt der hydrostatische Druck und das gelöste Gas bildet Blasen. Die geringere Dichte des Wasser-Gas-Gemisches sorgt dafür, dass es nach oben aus dem Rohr gedrückt wird, sich so das Tiefenwasser als Springbrunnen über die Oberfläche ergießt und dabei das Gas frei gibt. Eine elegante Lösung, schließlich braucht man keinen zusätzlichen Antrieb, und die kontrolliert freigesetzten Gasmengen stellen keine Gefahr dar. „Wir konnten damit zeigen, dass dieser Ansatz im Guadiana-See funktioniert und damit den Behörden einen Vorschlag unterbreiten, wie dieser See saniert und eine Bedrohung beseitigt werden könnte“, berichtet Bertram Boehrer. Zwar ist der See in der ehemaligen Erz-Mine abgesperrt und der Zutritt verboten, das Verbot lässt sich aber kaum überwachen.

Als Vorbild für die Installation in Spanien diente die Entgasung des Nyos-Sees in Kamerun. Dort wurde vor wenigen Jahren von anderen Wissenschaftlern eine vergleichbare Technologie erprobt. Im August 1986 hatten sich dort ohne Vorwarnung große Mengen an Kohlendioxid plötzlich aus dem Wasser gelöst und waren in die umliegenden Täler geströmt. Etwa 1700 Menschen und Tausende Tiere starben. Als Auslöser wurde ein Erdrutsch vermutet. Um einer Wiederholung einer solchen Katastrophe vorzubeugen, wird diesem See langsam seine hohe Gasladung entzogen. An einem weiteren Kratersee, dem Monoun-See in Kamerun, erstickten1984 37 Anwohner in Ufernähe bei einem ähnlichen Ausbruch. Inzwischen wird auch dort das Kohlendioxid per Fontaine aus dem See entfernt.
Vom Guadiana-Restsee drohe aber nicht dieselbe Gefahr wie vom Nyos- und vom Monoun-See. Das liegt allein schon an unterschiedlicher Größe und Tiefe, außerdem vermindert ein großer Dichteunterschied zwischen Tiefenwasser und Oberflächenwasser die Gefahr für einen Ausbruch. Allerdings seien die Gaskonzentrationen so hoch, dass Vorsicht und eine angemessene Besorgnis angebracht sind und genauere Beobachtungen der Entwicklung und Überlegungen zur Sanierung dringend unternommen werden müssen, schlussfolgert Bertram Boehrer. Für deutsche Tagebauseen sieht der Wissenschaftler dagegen keine derartige Gefahr. Denn für Gaskonzentrationen wie im spanischen Guadiana-See sind drei Faktoren verantwortlich: eine ausreichende Tiefe des Sees, eine fehlende Zirkulation des Wassers zwischen den kalten und warmen Jahreszeiten (Meromixis) und eine starke Quelle für Kohlendioxid. Das ist im Moment bei keinem See in Deutschland so gegeben. Tilo Arnhold

Publikation
Sánchez-España, J., Boehrer, B., Yusta, I. (2014): Extreme carbon dioxide concentrations in acidic pit lakes provoked by water/rock interaction. Environ. Sci. Technol. 48 (8), 4273 – 4281. 7
http://dx.doi.org/10.1021/es5006797

Weitere Informationen
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Bertram Boehrer
Telefon: 0391-810-9441

Weiterführende Links
Proyecto de Investigación en Corta Guadiana (auf spanisch):
http://www.asociacionherrerias.com/es/noticias/a%C3%B1o-2014/291-proye
Untersuchungen zur Schichtungsentwicklung und komplexe Schichtungsmodellierung in Tagebauseen
http://www.ufz.de/index.php?de=1797
Auswirkungen des Klimawandels auf Seen
http://www.ufz.de/index.php?de=17265
Nyos-See
http://de.wikipedia.org/wiki/Nyos-See
Zähmung eines Killersees (ARD-Beitrag über den Nyos-See in Kamerun)
http://www.daserste.de/information/wissen-kultur/w-wie-wissen/videos/zaehmung-eines-killersees-104.html
Monoun-See
http://de.wikipedia.org/wiki/Manoun-See

 

 

Biomasseforschungszentrum startet Auftakt für Innovationsforum Hydrothermale Prozesse

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Hydrothermale Prozesse (HTP) wandeln wassereiche, biogene Reststoffe in flüssige, feste oder gasförmige Kohlenstoffträger um. Ihre weiterveredelten Produkte weisen, z. B. als Plattformchemikalie, biogener Kohlenstoff oder als Energieträger ein breites Anwendungspotenzial auf. Mit einer kostenfreien Auftaktveranstaltung im Rahmen der Energiefachmesse enertec/TerraTec startete das DBFZ am 28. Januar 2015 das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierte „Innovationsforum Hydrothermale Prozesse“.

Das wirtschaftliche Interesse an hydrothermalen Prozessen ist groß. Für eine bio-basierte Wirtschaft können hydrothermale Prozesse, kurz HTP, eine Schlüsseltechnologie bilden. So fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen seiner Initiative „Unternehmen Region“ das Innovationsforum Hydrothermale Prozesse in einem Zeitraum vom 1. Januar bis zum 30. Juni 2015. Ziel des vom DBFZ koordinierten Vorhabens ist der Aufbau eines Netzwerkes zukunftsorientierter Unternehmen, angewandter Forschung und zielgerichteter Investoren, um die HTP-Technologie in den Märkten zu etablieren. Das Innovationsforum richtet sich an die Ent- und Versorgungsbranche, Biomasseverarbeiter, die (biogenen) Kohlenstoff veredelnde Industrie, an Vertreter der Energiewirtschaft, Chemiebranche und aller mit ihr verbundenen Bereiche.

Während der kostenfreien Auftaktveranstaltung zum „Innovationsforum Hydrothermale Prozesse“ am 28. Januar 2015 auf der Energiefachmesse enertec/TerraTec in Leipzig werden marktfähige Wertschöpfungsketten erörtert, verschiedene Impulsvorträge präsentieren darüber hinaus das breite Anwendungspotenzial der Verfahren. Im Mai dieses Jahres wird ein zweitägiges Treffen des Innovationsforums für hydrothermale Prozesse in Leipzig die bis dahin entwickelten Anwendungsfelder vorstellen und eine Plattform zum Aufbau konkreter Projektgemeinschaften bilden. Das entstehende Netzwerk soll eine wissensbasierte Basis zur wirtschaftlichen Lösung aktueller Fragestellungen bieten.

Innovationsforum Hydrothermale Prozesse –
Wertschöpfung aus wasserreicher und schlammiger Biomasse

Weitere Informationen unter: www.dbfz.de/htp

 

 

Möwen auf Kläranlagen

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Zum Beitrag über Möwen auf Kläranlagen (KA-Betriebs-Info 4/2014, Seite 2289) erreichten uns zwei Leserbriefe:
Peter Geier von der Kläranlage Ubstadt-Weiher im Norden von Baden-Württemberg berichtet über seine Maßnahmen gegen die Möwenplage:

„Auch wir haben Probleme mit den Möwen, jedoch nur ein paar Wochen im Frühjahr und Spätjahr. Das beste Mittel, die Möwen zu vertreiben, war bisher die Aufstellung von Ansitzstangen für Greifvögel . Diese Ansitzstangen werden zwar leider nicht so sehr von den Greifvögeln besetzt, sondern eher von Krähen. Doch das Positive dabei ist, dass sich Möwen und Krähen auch nicht gerade lieben. Daher hatten wir doch einen Erfolg, denn die Möwenschwärme gingen sehr stark zurück.“…

Den ganzen Artikel lesen Sie in:
Betriebsinfo Informationen für das Betriebspersonal von Abwasseranlagen Heft 1-2015 ab Seite 2310

 

Autor:
Daniel Joss
ARA Aarburg
Postfach 73, 4663 Aarburg, Schweiz
E-Mail: joss@araaarburg.ch
Tel. +41 (0)62-787/60 20

 

 

Methan-Killer im Bodensee

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Eine Kooperation zwischen der Universität Konstanz und dem Max-Planck-Institut in Bremen entdeckt die bedeutende Rolle von Nitrat beim Methan-Abbau

Eine hohe Nitratkonzentration führt dazu, dass Gewässer überdüngt werden. In einem nitratarmen „sauberen“ See wie dem Bodensee spielt Nitrat hingegen eine wichtige Rolle bei der Stoffumsetzung. Ein Forschungsteam der Universität Konstanz und des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen hat herausgefunden, dass der Pflanzennährstoff Nitrat entscheidend zur Oxidation von Methan beiträgt, das im Sediment des Sees produziert wird. Durch den Oxidationsprozess wird verhindert, dass Methan in großen Mengen in die Atmosphäre entweicht, wo es als starkes Treibhausgas wirkt. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Ausgabe Dezember 2014 des renommierten Wissenschaftsjournals PNAS veröffentlicht.

An manchen Stellen des Bodensees ist zu beobachten, wie Bläschen an die Oberfläche steigen. Das ist ein Gemisch aus Kohlendioxid und Methan. Es wird als Endprodukt des Abbaus von Algenzellen und anderen Bestandteilen im Sediment des Sees produziert. „Wenn das System jedoch nicht gestört wird, wird das Methan noch im Sediment wieder oxidiert“, erklärt Prof. Dr. Bernhard Schink den Vorgang. Methan ist als Treibhausgas 25-mal so wirksam wie Kohlendioxid (CO2). Bislang ging man davon aus, dass dieser Oxidationsprozess im Wesentlichen sauerstoffabhängig ist. Der Professor für Limnologie und Mikrobielle Ökologie an der Universität Konstanz kam gemeinsam mit dem Bremer Fachkollegen Dr. Peter Stief, dem ehemaligen Konstanzer Nachwuchswissenschaftler Dr. Jörg Deutzmann und der Konstanzer Biologiestudentin Josephin Brandes zu dem Ergebnis, dass im Bodensee Nitrat an der Methanoxidation einen deutlich größeren Anteil hat als Sauerstoff. „Das eigentlich Überraschende an unserem Befund war, dass die relativ niedrige Nitratkonzentration im Bodensee ausreicht für den weitreichenden Abbau von Methan“, so Bernhard Schink.

Dass Methan durch Sauerstoff oxidiert und damit abgebaut wird, gilt seit rund hundert Jahren als die „klassische Methanoxidation“. In den vergangenen Jahren sind mehrere Prozesse entdeckt worden, bei denen Methan auch ohne Sauerstoff oxidiert wird. Dieser nitratabhängige Prozess wurde lange übersehen, weil er im Sediment auf kleinstem Raum mit dem sauerstoffabhängigen Prozess stattfindet. „Um das auseinanderzuhalten, sind hochauflösende Elektroden nötig, mit denen sich diese verschiedenen im Wasser gelösten Verbindungen im Größenbereich von Zehntelmillimetern unterscheiden lassen“, so Bernhard Schink. So wurden die Nitratmessungen mit den Messgeräten des Bremer Max-Planck-Instituts durchgeführt. Von der Konstanzer Gruppe wurden die Sauerstoff- und Methanmessungen vorgenommen und der hochauflösende molekularbiologische Nachweis der nitratreduzierenden und methanoxidierenden Bakterien erbracht.

Es gibt eine ganze Reihe mikrobieller Prozesse, die seit zehn bis zwanzig Jahren bekannt und die für die Stoffumsetzung in den Meeren in Wechselwirkung mit der Atmosphäre bedeutsam sind. Dass sie nun entdeckt werden, liegt sowohl an den verbesserten Messtechniken als auch an den Fortschritten in der Mikrobiologie. „Es zeigt, wie viel Vorsicht nötig ist bei der Beurteilung von globalen Stoffumsatzrechnungen“, so der Mikrobiologe Bernhard Schink. „Auch heute gibt es sicherlich noch viele Prozesse, die wir nicht kennen und in die Modellrechnung nicht einbeziehen können. Das Bild kann sich innerhalb von wenigen Jahren dramatisch wandeln.“

Joerg S. Deutzmann, Peter Stief, Josephin Brandes, and Bernhard Schink: Anaerobic methane oxidation coupled to denitrification is the dominant methane sink in a deep lake, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 18273-18278 (2014) http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1411617111

Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: + 49 7531 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de

Prof. Dr. Bernhard Schink
Universität Konstanz
Fachbereich Biologie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: +49 7531 88-2140
E-Mail: bernhard.schink@uni-konstanz.de

Revolutioniert DNA-Barcoding die Gewässergüteanalyse?

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Ein deutsches Forschungsteam verglich die Kieselalgen in den Flüssen Oder und Lausitzer Neiße systematisch mit klassischen und modernen Bestimmungsmethoden. Die moderne Bestimmung von Kieselalgenarten anhand ihrer Erbinformation, das DNA-Barcoding, ist demzufolge fast dreimal so genau wie die sehr detaillierte morphologische Untersuchung: Während molekulargenetisch 270 Taxa (d.h. Arten und Unterarten) entdeckt wurden, konnten morphologisch nur 103 Taxa identifiziert werden. Kieselalgen werden routinemäßig als Bioindikatoren innerhalb der EU-Wasserrahmenrichtlinie zur Bestimmung der Gewässergüte untersucht.

Die Untersuchung wird entscheidende Auswirkung für die Gewässergüteanalyse in Europa haben. Die verblüffenden Ergebnisse wurden gerade online in der renommierten Zeitschrift Molecular Ecology Resources veröffentlicht und wird in einer der nächsten gedruckten Ausgaben erscheinen. Beteiligt waren Forscherinnen und Forscher des Botanischen Gartens und Botanischen Museums Berlin-Dahlem der Freien Universität Berlin, des Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, der Universität Köln und der Justus-Liebig-Universität Gießen.

Kieselalgen: Wichtige Bioindikatoren für die Gewässergüte
Kieselalgen (Diatomeen) sind in nahezu allen Gewässertypen zu finden. Die verschiedenen Kieselalgenarten reagieren empfindlich und spezifisch auf Änderungen der Umwelt wie Verschmutzung, Nährstoffversorgung, Säure und Salzgehalt und sind daher wichtige Bioindikatoren. Kieselalgen werden routinemäßig als Bioindikatoren innerhalb der EU-Wasserrahmenrichtlinie und global zur Bestimmung der Gewässergüte untersucht. Dabei werden vorrangig substratbewohnende Kieselalgen untersucht, da sie im Gegensatz zu freischwimmenden Kieselalgen nicht durch Strömung oder andere Einwirkungen verdriftet werden was zur Verfälschung der Ergebnisse führen kann. Um die Kieselalgen eines Gewässers für eine Gewässergüteanalyse zu untersuchen, werden sie von Steinen oder anderen Untergründen abgekratzt und anschließend im Labor untersucht. Diese bodenlebenden Kieselalgen kennt fast jeder als rutschigen Schleimfilm auf Steinen.

Schwächen der bisherigen Gewässergüteanalyse
Bei aktuellen Gewässergüteanalysen werden die darin lebenden Kieselalgen nur lichtmikroskopisch untersucht, um Aussagen über die Wasserqualität zu treffen. Tatsächlich sind jedoch viele für die Bestimmung wichtige Merkmale lichtmikroskopisch nicht oder nur schwer zu erfassen. Zudem hängt die routinemäßige Bestimmung der im Wasser lebenden Kieselalgen von den taxonomischen Fähigkeiten und Augen derjenigen ab, die die Proben auswerten.

DNA-Barcoding: Die konkurrenzfähige neue Methode
Die Bestimmung von Kieselalgenarten anhand ihrer Erbinformation, das DNA-Barcoding, ist sehr viel objektiver und feiner als die herkömmliche lichtmikroskopische Untersuchung. Langfristig wird im DNA-Barcoding die neue Methode zur Gewässergüteanalyse gesehen. Aktuell ist das DNA-Barcoding noch teurer und zeitaufwändiger als die klassische Untersuchungsmethode. Wird das Verfahren jedoch automatisiert, lassen sich Zeit und Kosten deutlich reduzieren. Langfristig könnte DNA-Barcoding die Gewässergüteanalyse somit revolutionieren. Wichtige Vorbedingung für erfolgreiches DNA-Barcoding ist die Erarbeitung einer Referenz-Datenbank der DNA -Sequenzen aller Kieselalgen eines Gewässersystems, da nur mit diesem die analysierten DNA -Sequenzen im Vergleich zugeordnet werden können.

Die Untersuchung an der Oder und Lausitzer Neiße ist ein Modellfall und auf andere Gewässer in Mitteleuropa übertragbar. Die Kieselalgen von sieben Standorten der beiden Flüsse wurden untersucht. Die molekulargenetische Untersuchung zeigte insgesamt 28.000 DNA -Sequenzen von Kieselalgen, die 270 Taxa (Arten und Unterarten) zugeordnet werden konnten. Der Vergleich erfolgte mithilfe einer Referenz-Datenbank mit Daten aus eigener Forschung und Daten anderer WissenschaftlerInnen. Interessant ist, dass etwa 70 Prozent der DNA -Sequenzen bis auf die Art genau bestimmt werden konnten, etwa 30 Prozent jedoch nur bis zur Gattung, entweder weil die Art noch unbekannt und neu ist oder weil sie bisher in der Referenzdatenbank nicht vorhanden ist. Das ist umso erstaunlicher, da die Norddeutsche Tiefebene eines der am besten untersuchten Gebiete der Erde ist in Bezug auf Kieselalgen. Die WissenschaftlerInnen konnten zeigen, dass selbst hier noch vieles unerforscht ist und von der angewendeten Methodik abhängt.

Kieselalgen sind die Lunge und Nahrung der Erde
Kieselalgen sind einzellige Algen von meist nur einem Zwanzigstel Millimeter Durchmesser, für deren Beobachtung ein leistungsstarkes Mikroskop erforderlich ist. Sie leben in großer Zahl in Seen, Flüssen und Meeren und besiedeln selbst kleinste feuchte Lebensräume wie Baumrinden und Erde. Die Zahl der Diatomeenarten wird auf mehrere 100.000 geschätzt, wobei gegenwärtig erst 30.000 Kieselalgenarten beschrieben sind. Trotz ihrer geringen Größe kommt Kieselalgen eine herausragende ökologische Bedeutung zu. Der dank ihrer Photosyntheseaktivität freigesetzte Sauerstoff macht etwa 25 % der weltweiten Sauerstoffproduktion aus. Sie leisten 25 % der Kohlendioxid-Fixierung der Erde, stehen am Anfang der Nahrungskette und tragen bis zu 25-45 % zur globalen Primärproduktion bei.

Charakteristische Kieselschale
Charakteristisch für den Aufbau der Diatomeen sind ihre gläsernen Schalen aus Kieselsäure, weswegen sie auch Kieselalgen genannt werden. Die Schalen umgeben die Zelle schützend, sind sehr vielfältig gestaltet und symmetrisch durchbrochen. Die Form der strukturierten Schalen ist artspezifisch und wurde schon früh in der Naturwissenschaft systematisch erfasst.

Publikation des Artikels:
Zimmermann, J., Glöckner, G., Jahn, R., Enke, N. und Gemeinholzer, B. (2014), Metabarcoding vs. morphological identification to assess diatom diversity in environmental studies. Molecular Ecology Resources.
doi: 10.1111/1755-0998.12336
Online http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1755-0998.12336/abstract

Weitere Informationen geben Ihnen gern:
Dr. Regine Jahn, Leiterin der Forschungsgruppe Diatomeen,
Freie Universität Berlin, Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem,
Telefon: 030 / 838-50142, E-Mail: r.jahn@bgbm.org

Jonas Zimmermann, Forschungsgruppe Diatomeen,
Freie Universität Berlin, Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem
und Systematische Botanik, Justus-Liebig-Universität Gießen,
Telefon: 030 / 838-50144, E-Mail: j.zimmermann@bgbm.org

 

 

 

Algen sollen wertvolle Rohstoffe fangen

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Erlanger Bioverfahrenstechniker entwickeln Anlage zum Recycling von Seltenen Erden

ERLANGEN – Der nachhaltige Umgang mit Rohstoffen ist ein zentrales Thema in der Debatte um erneuerbare Energien. Besondere Rohstoffe dabei sind sogenannte Seltene Erden. Ein Team von Erlanger Biotechnologen versucht, sie mit Hilfe von Algen aus Abwasser zurückzugewinnen.
Genau genommen stimmt der Name „Seltene Erden“ hinten und vorne nicht. Denn das seltenste Mitglied der Gruppe

http://www.nordbayern.de/2.242/2.240/algen-sollen-wertvolle-rohstoffe-fangen-1.4165024?searched=true
 

 

Wie aus Schadstoffen Wertstoffe werden: Fähigkeit biogasbildender Mikroorganismen unterschätzt

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Wissenschaftler am Potsdamer Leibniz-Institut für Agrartechnik konnten zeigen, dass sich mithilfe von anaeroben Mikroorganismen im Biogasprozess auch komplexe organische Schadstoffe verwerten lassen. Phenole, Furane, Aldehyde und Ketone, die häufig in den flüssigen Nebenprodukten aus der thermochemischen Umwandlung von Biomasse auftreten, lassen sich einfach und effektiv zu Biomethan abbauen. Damit ist die Grundlage geschaffen, um Verkohlungsprozesse wie die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) und die Pyrolyse nachhaltig und effizient in Bioraffinerien einzugliedern. Die Ergebnisse wurden soeben in der renommierten Fachzeitschrift „Bioresource Technology“ veröffentlicht.

Die Verfahren zur Herstellung von Stoffen und Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen beruhen in der Regel auf biologischen oder thermochemischen Prozessen. Letztere bieten den Vorteil einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Bei Temperaturen von 250°C und mehr lassen sich organische Verbindungen, auch biologisch nur schwer abbaubare wie Lignin, rasch aufschließen. Thermochemische Prozesse sind jedoch sehr unspezifisch in der Produktbildung: Neben den gewünschten Wertstoffen fallen auch mehr oder weniger problematische organische Nebenprodukte an. Dies verringert die Ausbeute und verursacht zusätzliche Kosten für die Abwasserreinigung.

Die Forscher der am ATB ansässigen Nachwuchsgruppe APECS widmeten sich in ihrer Arbeit den flüssigen Nebenprodukten aus der thermochemischen Umwandlung von Biomasse. Untersucht wurden Abwässer aus der HTC sowie aus der Pyrolyse. Beide Prozesse sind vielseitig anwendbar und lassen eine hohe Relevanz in zukünftigen Bioraffineriekonzepten erwarten. Das Problem bisher: Diese Prozesse erzeugen Abwässer, die eine hohe Belastung mit diversen Schadstoffen wie Phenole, Furane, Aldehyde und Ketone aufweisen.

Hauptprodukt beider Prozesse ist Biokohle, ein kohlenstoff- und energiereicher Feststoff, der als Energieträger Verwendung finden kann, aber auch für eine Reihe weiterer Anwendungsbereiche geprüft wird – von der Bodenverbesserung bis zur Elektrotechnik. Nebenprodukte bei der Pyrolyse sind das sogenannte Syngas, ein energetisch gut verwertbares Gas, sowie ein Kondensat aus flüchtigen Verbindungen, für das es gegenwärtig noch keine ideale Nutzung gibt. Bei der HTC fällt insbesondere eine flüssige Substanz an, die reich ist an verschiedenen organischen und mineralischen Verbindungen. Beide Abwässer erfordern eine gründliche Aufbereitung, bevor sie zurück in die Umwelt gelangen.

In ihrem in der Fachzeitschrift „Bioresource Technology“ erschienenen Artikel berichten die Potsdamer Forscher über die erfolgreiche anaerobe biologische Umwandlung wasserlöslicher Pyrolysekondensate in Labortests.

Die Kondensate stammten aus der Verkohlung von Gärresten von der Biogasproduktion durch Pyrolyse bei Temperaturen von 330 bis 530°C. Ein Großteil der organischen Verbindungen konnte im Biogasprozess zum energiereichen Biomethan ab- bzw. umgebaut werden. Nach der biologischen Behandlung waren die untersuchten toxischen Verbindungen 5-HMF, Furfural, Phenol, Catechol und Guajacol nicht mehr nachweisbar. Eine Ausnahme bildete Kresol, das immerhin um 10 bis 60 % reduziert werden konnte.
Starken Einfluss zeigte die Pyrolysetemperatur: je höher die Temperatur bei der Verkohlung ist, desto weniger organische Substanz ist abbaubar. So führte eine Erhöhung der Pyrolysetemperatur von 330°C auf 530°C dazu, dass statt 57% nur noch 37% des als chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) ausgewiesenen Gesamtgehalts an organischen Stoffen abgebaut werden konnten.

„Unsere Ergebnisse zeigen die vielfältigen Möglichkeiten, wie thermochemische Prozesse wie die Pyrolyse und die HTC synergetisch mit der Biogaserzeugung verschaltet werden können“, unterstreicht Projektleiter Dr. Jan Mumme den Mehrwert dieser Verfahrenskombination. „Neben der Biokohle kann so zusätzlich Energie in Form von Biogas gewonnen werden“, ergänzt Nachwuchswissenschaftler Tobias Hübner. „Die Kopplung thermochemischer und biologischer Verfahren im Sinne einer Bioraffinerie ist gegenwärtig ein stark beforschtes Thema. Mit unseren Arbeiten möchten wir einen wichtigen Beitrag für die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit dieser Systeme zu leisten“, so Mumme.

Dass sich Abwässer aus der HTC gut als Ausgangsstoff für die Biogasgewinnung eignen konnten die APECS-Wissenschaftler bereits 2013 belegen. In weiteren Arbeiten zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT Pfinztal gelang es zudem, einzelne Stoffe mittels NIR-Technik in der HTC-Flüssigkeit zu erfassen – eine wichtige Grundlage, um die Umwandlungsprozesse gezielt in Richtung gewünschter Produkte zu lenken.

Die Projektgruppe „APECS – Anaerobic Pathways to Renewable Energies and Carbon Sinks“ wurde von 2009 bis Ende 2014 vom BMBF im Rahmen von „Bioenergie 2021″ gefördert. Projektleiter Dr. Jan Mumme arbeitet gegenwärtig als Gastwissenschaftler am UK Biochar Research Center der University of Edinburgh.

Literatur:
Hübner, T., Mumme, J. (2015): Integration of pyrolysis and anaerobic digestion – use of aqueous liquor from digestate pyrolysis for biogas production. Bioresource Technology, DOI: 10.1016/j.biortech.2015.02.037

Wirth, B., Mumme, J. (2013): Anaerobic digestion of waste water from hydrothermal carbonization of corn silage. Applied Bioenergy 1, 1-10. Online verfügbar unter: http://tinyurl.com/oqwrksp

Reza, M.T., Becker, W., Sachsenheimer, K., Mumme, J. (2014): Hydrothermal carbonization (HTC): Near infrared spectroscopy and partial least-squares regression for determination of selective components in HTC solid and liquid products. Bioresource Technology 161, 91-101. Online verfügbar unter: http://tinyurl.com/lhm7op2

Kontakt:
Dr. Jan Mumme – Leiter der Nachwuchsgruppe APECS
E-Mail: jan.mumme@ed.ac.uk; jmumme@atb-potsdam.de

Helene Foltan – Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: 0331 5699-820, E-Mail: hfoltan@atb-potsdam.de

Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Max-Eyth-Allee 100, 14469 Potsdam

 

Riesiger Fettkloß unter Cardiff entdeckt

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Klumpen blockiert Abwasserkanal

So manchem Einwohner der walisischen Stadt Cardiff dürfte übel werden beim Gedanken daran, was sich unter seinen Füßen befindet: Im Abwassersystem der Stadt wurde ein riesiger Fettkloß entdeckt, der die Stadtentwässerung vor Probleme stellt.
Wie die „Southwales Evening Post“ berichtet, ist der Fettbrocken fast zwei Meter breit.
Der unappetitliche Brocken befindet sich direkt unter einer der belebtesten Party-Straßen Großbritanniens, der Mill Lane. Nach Angaben von Welsh Water hat er sich gebildet, weil Besucher der Partymeile besonders oft Dinge in die Toilette werfen, die dort nicht hingehören – wie Feuchttüchter, Kaugummis oder auch Windeln. Dazu komme das Fett aus den Küchen der vielen Lokale an der Mill Lane.

http://www.rp-online.de/panorama/ausland/cardiff-riesiger-fettkloss-unter-der-stadt-entdeckt-aid-1.4865498