Die anaerobe Ammoniumoxidation (Anammox) ist ein wichtiger Stoffwechselweg im Stickstoffkreislauf, der erst in den 1980er Jahren entdeckt wurde. Derzeit schätzen die Wissenschaftler, dass etwa 50% des Stickstoffs in der Atmosphäre durch diesen Prozess gebildet wird. Eine Gruppe spezialisierter Bakterien führt die Anammox-Reaktion aus, aber lange tappten die Forscher im Dunklen wie diese Bakterien Ammonium zu Stickstoff unter Ausschluss von Sauerstoff umsetzen. Nun, 25 Jahre nach ihrer Entdeckung, haben sie den molekularen Mechanismus von Anammox endlich entschlüsselt. Dr. Marc Strous, seit 2 Jahren am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, ist einer der Projektleiter.

Anammox-Bakterien besitzen eine Organelle und sind dahingehend sehr ungewöhnlich, da Organellen gewöhnlich nur bei Eukaryonten vorkommen. In dieser speziellen Organelle, dem so genannten „Anamoxosom“, findet die Anammox-Reaktion statt. Die Membran des Anammoxosoms schützt die Zellen vermutlich vor den hochreaktiven Zwischenprodukten der Anammox-Reaktion. Diese Zwischenprodukte könnten Hydrazin und Hydroxylamin sein, wie Mikrobiologen vor vielen Jahren vorgeschlagen haben. Dies war eine sehr aufregende Möglichkeit, denn niemand hatte bisher zeigen können, dass Hydrazin, ein sehr starkes Reduktionsmittel, das auch als Raketentreibstoff verwendet wird, als Substrat in biologischen Systemen vorkommt. Diese frühen Experimente waren jedoch sehr einfach und konnten viele Fragen nicht beantworten.

Es war ein schwieriges Unterfangen, den Stoffwechselweg experimentell nachzuweisen. Der Projektleiter Marc Strous vom Max-Planck-Institut in Bremen sagt: „Die Anammox-Organismen sind schwierig zu kultivieren, denn sie teilen sich nur alle zwei Wochen. Deshalb mussten wir eine Technik entwickeln, die zur Kultivierung von so langsam wachsenden Mikroorganismen geeignet ist. Selbst nach 20jährigen Bemühungen können wir die Organismen nur in Bioreaktoren kultivieren und das auch nicht in Reinkultur.“ Für die Kultivierung der Anammox-Bakterien verwenden die Forscher die neueste Entwicklung auf dem Gebiet der Bioreaktortechnologie: einen Membran-Bioreaktor. In dieser Art Reaktor wachsen die Zellen in einer Suspension anstatt in Oberflächen-Biofilmen, und relativ wenige andere Organismen verunreinigen die Kultur. Dies war für die Aufreinigung von Proteinen günstig, die für den experimentellen Teil notwendig war, denn Proteine lassen sich wegen des Schleims, den die Biofilme bilden, nicht gut aus Biofilmen aufreinigen.

Um das Rätsel um den Anammox-Stoffwechselweg zu lösen, konnten die Forscher auf die Genom-Sequenz des bekanntesten Anammox-Bakteriums, Kuenenia stuttgartiensis, zurückgreifen. Dies half ihnen zu erkennen, welche Enzyme an der Reaktion beteiligt sein könnten. So konnten sie beispielsweise voraussagen, dass möglicherweise Stickoxid anstelle von Hydroxylamin das Vorgängermolekül von Hydrazin sei. Mit einer Reihe weiterer hochmoderner molekularbiologischer Methoden konnten die Wissenschaftler dem Anammox-Stoffwechselweg auf die Spur zu kommen und die Rolle von Hydrazin und Stickoxid endlich nachweisen.

„Wir haben einen großen Schritt getan, den Stickstoffkreislauf besser zu verstehen. Jetzt wissen wir endlich, aus was der Stickstoff in der Luft, die wir atmen, gebildet wird: Raketentreibstoff und Stickoxid!“ fasst Marc Strous die Studie zusammen. Die Entdeckung, dass Stickoxid sowohl bei Anammox als auch bei der Denitrifikation eine wichtige Rolle spielt, lässt die Entwicklung des Stickstoffkreislaufs in der Erdgeschichte in einem neuen Licht erscheinen. Marc Strous erklärt: „In der frühen Entwicklung der Erde hat sich Stickoxid durch vulkanische Aktivität in der Atmosphäre angesammelt. Stickoxid war also vermutlich einer der ersten Elektronenakzeptoren auf der Welt und hat dafür gesorgt, dass sich die mikrobiellen Stoffwechselwege Anammox und Denitrifikation entwickeln konnten

Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

Nanomaterialien eröffnen vielfältige neue technische Möglichkeiten, könnten aber auch neue Risiken zur Folge haben. Sie werden inzwischen in vielen Branchen verwendet, immer häufiger auch in Verbraucherprodukten wie Kosmetika, Textilien und Lebensmittelverpackungen. Die möglichen Folgewirkungen für Mensch und Umwelt sind aber bisher unzureichend untersucht. Es besteht die Gefahr, dass die Kluft zwischen Technikentwicklung und Risikowissen stetig zunimmt.
In seinem heute veröffentlichten Sondergutachten „Vorsorgestrategien für Nanomaterialien“ gibt der SRU Empfehlungen für einen verantwortungsvollen, vorsorgeorientierten Umgang mit dieser Technologie. Ziel ist es, Innovationen zu ermöglichen, aber auch Risiken frühzeitig zu erkennen und zu mindern. Der SRU sieht dringenden Handlungsbedarf bei der Regulierung von Nanomaterialien und fordert mehr Transparenz bei Verbraucherprodukten ein.

„Das Vorsorgeprinzip muss konsequent auf Nanomaterialien angewendet werden – das ist verfassungsrechtlich geboten und politisch im Hinblick auf das Vertrauen in eine neue Technologie sinnvoll“, betont Prof. Dr. Christian Calliess, der Rechtsexperte des SRU. Stoff- und Produktrecht sind in einigen Bereichen noch so ausgestaltet, dass erst der wissenschaftliche Nachweis einer Gefahr staatliche Eingriffe rechtfertigt. Prof. Calliess erklärt: „Sobald ein begründeter Anlass zur Besorgnis besteht, muss nach dem Vorsorgeprinzip gehandelt und zwischen Risiken und Chancen abgewogen werden“. Um dies zu ermöglichen, sind zahlreiche rechtliche Änderungen erforderlich.

Nanomaterialien und Nano-Produkte unterliegen grundsätzlich dem Stoff-, Produkt- und Umweltrecht. In der Praxis führen aber die Besonderheiten von Nanomaterialien dazu, dass nicht alle rechtlichen Instrumente greifen. So werden Nanomaterialien bei der Registrierung von Chemikalien und bei der Zulassung von Produkten nicht immer separat erfasst und damit bewertet.

Der SRU empfiehlt, solche nanospezifischen Regelungslücken schnell zu schließen. Dazu ist es notwendig, Nanomaterialien verbindlich zu definieren, sie grundsätzlich bei der Risikobewertung von Chemikalien wie eigenständige Stoffe zu behandeln und mit einem eigens auf sie zugeschnittenen Datensatz zu registrieren.

Die Toxikologin des Rates, Prof. Dr. Heidi Foth, weist darauf hin, dass die Risiken von Nanomaterialien nicht pauschal bewertet werden dürfen: „Manche Materialien sind nach heutigem Kenntnisstand unbedenklich, bei anderen besteht ein Risikopotenzial“. Einen Anlass zur Besorgnis sieht der SRU vor allem bei der Verwendung von Nanomaterialien in verbrauchernahen Sprays, der zunehmenden Vermarktung von Nanosilber-Produkten und der Herstellung und Weiterverarbeitung von Kohlenstoff-Nanoröhren, die im Verdacht stehen, krebserregend zu sein – insbesondere solche mit einem großen Längen-Querschnitts-Verhältnis.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Dr. Christian Hey, Tel: 030-26 36 96-0.

Der SRU berät die Bundesregierung seit 1972 in Fragen der Umweltpolitik. Die Zusammensetzung des Rates aus sieben Universitätsprofessorinnen und -professoren verschiedener Fachdisziplinen gewährleistet eine wissenschaftlich unabhängige und umfassende Begutachtung, sowohl aus naturwissenschaftlich-technischer als auch aus ökonomischer, rechtlicher und politikwissenschaftlicher Perspektive.

Der Rat besteht derzeit aus folgenden Mitgliedern:
Prof. Dr. Martin Faulstich (Vorsitzender), Technische Universität München
Prof. Dr. Heidi Foth (stellv. Vorsitzende), Universität Halle-Wittenberg
Prof. Dr. Christian Calliess, Freie Universität Berlin
Prof. Dr. Olav Hohmeyer, Universität Flensburg
Prof. Dr. Karin Holm-Müller, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Prof. Dr. Manfred Niekisch, Zoologischer Garten Frankfurt, Goethe Universität Frankfurt
Prof. Dr. Miranda Schreurs, Freie Universität Berlin

http://www.umweltrat.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/AktuellePressemitteilungen/2011/2011_09_01_Bessere_Vorsorge_beim_Umgang_mit_Nanomaterialien.html

Nanomaterialien eröffnen vielfältige neue technische Möglichkeiten, könnten aber auch neue Risiken zur Folge haben. Sie werden inzwischen in vielen Branchen verwendet, immer häufiger auch in Verbraucherprodukten wie Kosmetika, Textilien und Lebensmittelverpackungen. Die möglichen Folgewirkungen für Mensch und Umwelt sind aber bisher unzureichend untersucht. Es besteht die Gefahr, dass die Kluft zwischen Technikentwicklung und Risikowissen stetig zunimmt.
In seinem heute veröffentlichten Sondergutachten „Vorsorgestrategien für Nanomaterialien“ gibt der SRU Empfehlungen für einen verantwortungsvollen, vorsorgeorientierten Umgang mit dieser Technologie. Ziel ist es, Innovationen zu ermöglichen, aber auch Risiken frühzeitig zu erkennen und zu mindern. Der SRU sieht dringenden Handlungsbedarf bei der Regulierung von Nanomaterialien und fordert mehr Transparenz bei Verbraucherprodukten ein.

„Das Vorsorgeprinzip muss konsequent auf Nanomaterialien angewendet werden – das ist verfassungsrechtlich geboten und politisch im Hinblick auf das Vertrauen in eine neue Technologie sinnvoll“, betont Prof. Dr. Christian Calliess, der Rechtsexperte des SRU. Stoff- und Produktrecht sind in einigen Bereichen noch so ausgestaltet, dass erst der wissenschaftliche Nachweis einer Gefahr staatliche Eingriffe rechtfertigt. Prof. Calliess erklärt: „Sobald ein begründeter Anlass zur Besorgnis besteht, muss nach dem Vorsorgeprinzip gehandelt und zwischen Risiken und Chancen abgewogen werden“. Um dies zu ermöglichen, sind zahlreiche rechtliche Änderungen erforderlich.

Nanomaterialien und Nano-Produkte unterliegen grundsätzlich dem Stoff-, Produkt- und Umweltrecht. In der Praxis führen aber die Besonderheiten von Nanomaterialien dazu, dass nicht alle rechtlichen Instrumente greifen. So werden Nanomaterialien bei der Registrierung von Chemikalien und bei der Zulassung von Produkten nicht immer separat erfasst und damit bewertet.

Der SRU empfiehlt, solche nanospezifischen Regelungslücken schnell zu schließen. Dazu ist es notwendig, Nanomaterialien verbindlich zu definieren, sie grundsätzlich bei der Risikobewertung von Chemikalien wie eigenständige Stoffe zu behandeln und mit einem eigens auf sie zugeschnittenen Datensatz zu registrieren.

Die Toxikologin des Rates, Prof. Dr. Heidi Foth, weist darauf hin, dass die Risiken von Nanomaterialien nicht pauschal bewertet werden dürfen: „Manche Materialien sind nach heutigem Kenntnisstand unbedenklich, bei anderen besteht ein Risikopotenzial“. Einen Anlass zur Besorgnis sieht der SRU vor allem bei der Verwendung von Nanomaterialien in verbrauchernahen Sprays, der zunehmenden Vermarktung von Nanosilber-Produkten und der Herstellung und Weiterverarbeitung von Kohlenstoff-Nanoröhren, die im Verdacht stehen, krebserregend zu sein – insbesondere solche mit einem großen Längen-Querschnitts-Verhältnis.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Dr. Christian Hey, Tel: 030-26 36 96-0.

Der SRU berät die Bundesregierung seit 1972 in Fragen der Umweltpolitik. Die Zusammensetzung des Rates aus sieben Universitätsprofessorinnen und -professoren verschiedener Fachdisziplinen gewährleistet eine wissenschaftlich unabhängige und umfassende Begutachtung, sowohl aus naturwissenschaftlich-technischer als auch aus ökonomischer, rechtlicher und politikwissenschaftlicher Perspektive.

Der Rat besteht derzeit aus folgenden Mitgliedern:
Prof. Dr. Martin Faulstich (Vorsitzender), Technische Universität München
Prof. Dr. Heidi Foth (stellv. Vorsitzende), Universität Halle-Wittenberg
Prof. Dr. Christian Calliess, Freie Universität Berlin
Prof. Dr. Olav Hohmeyer, Universität Flensburg
Prof. Dr. Karin Holm-Müller, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Prof. Dr. Manfred Niekisch, Zoologischer Garten Frankfurt, Goethe Universität Frankfurt
Prof. Dr. Miranda Schreurs, Freie Universität Berlin

http://www.umweltrat.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/AktuellePressemitteilungen/2011/2011_09_01_Bessere_Vorsorge_beim_Umgang_mit_Nanomaterialien.html

Inhalt
1 Einführung
2 Problemstellung und Ziele der Untersuchungen im physikalischen Modell
3 Modellkonzept und -aufbau
4 Variantenuntersuchungen und Ergebnisse
5 Schlussfolgerungen und Ausblick
6 Literatur

Den ganzen Artikel lesen Sie unter:
http://www.iws.uni-stuttgart.de/institut/wasserbau/publikationen/SWW_Kolloquium_2010_wieprecht.pdf

Autoren:
Silke Wieprecht*, Sven Hartmann* und Gerhard Schmid*
* Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau, Pfaffenwaldring 61, 70550 Stuttgart

Die DWA lädt Auszubildende und Fachkräfte von Kanalbetrieben und Kläranlagen ein, an der
„1. Offenen Deutschen Meisterschaft in der Abwassertechnik“ im Rahmen der nächsten IFAT ENTSORGA vom 7. bis 11. Mai 2012 in München teilzunehmen. Der DWA-Berufswettkampf soll den Beruf „Fachkraft für Abwassertechnik“ bekannter machen und junge Menschen für eine entsprechende Ausbildung begeistern. Als Disziplinen für den Berufswettkampf wurden für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus den Kanalbetrieben die Themen „Sicheres Einsteigen und Arbeiten in der Kanalisation“ sowie „Sicheres Arbeiten im Verkehrsraum“ ausgewählt. Die Wettbewerber aus Kläranlagen müssen sich mit der Thematik „Kläranlagensteuerung“ befassen. Jeweils zwei dreiköpfige Teams treten gegeneinander an, um die gestellteAufgabe zügig auszuführen. Bewertet wird jedoch nicht nur die Schnelligkeit der Teams, sondern auch die Beachtung von Vorschriften. Fehler führen zu Strafminuten und somit zu einer schlechteren Wettkampfzeit. Die Jury setzt sich aus Experten des DWA-Fachausschusses BIZ- 4 „Arbeits- und Gesundheitsschutz“ zusammen. Im Schachtwettkampf „Sicheres Einsteigen und Arbeiten in der Kanalisation“ müssen die Wettbewerber demonstrieren, dass sie die einzelnen Schritte eines sicheren Schachteinstiegs beherrschen und in der Lage sind, die Aufgaben, die sie dort erwarten, selbstständig zu lösen. Inklusive Vorbereitung, Lagebesprechung und Auswertung wird der Schachtwettkampf rund 30 Minuten dauern. Im Wettbewerb „Arbeiten im Verkehrsraum“ müssen die Wettkämpfer einen Kanalschacht für den Einstieg vorbereiten. Kanaldeckel befinden sich oft auf verkehrsreichen Straßen und müssen ordnungsgemäß abgesichert werden. Auch die Arbeitsgeräte sind entsprechend sicher aufzustellen. Innerhalb von maximal 15 Minuten ist die Arbeitsstelle abzusperren und zu beschildern. Beim Wettstreit „Kläranlagensteuerung“ muss das Team innerhalb einer halben Stunde mithilfe von magnetischen Haftkarten an einer Metallwand das Fließschema einer vorgegebenen Kläranlage darstellen und Maßnahmen zur Behebung eines simulierten Störfalls planen. Der DWA-Berufswettbewerb steht unter der Schirmherrschaft des Bundesumweltministeriums. Die Firma Dräger stellt die Schachtdemonstrationsanlagen und eigene Trainer zur Einweisung in die Anlage bereit. Die Initiative WorldSkills Germany, bei der die DWA Mitglied ist, fördert den Gedanken der Berufswettkämpfe und steigert damit zugleich die Motivation der Einzelnen in der Ausbildung.

Der DWA-Berufswettbewerb findet auf dem Gelände der Messe München zwischen den Hallen A1 und B1 (Nähe Eingang West) im Freien statt.

Interessierte Auszubildende, Kanal-Profis und Kläranlagen-Experten können sich ab sofort anmelden bei: DWA-Bundesgeschäftsstelle
Rosemarie Ullmann
Theodor-Heuss-Allee 17,
53773 Hennef
Tel. (0 22 42) 872-119
E-Mail: ullmann@dwa.de

Manchmal riecht bereits die Post. Aber darüber wundern sich die Mitarbeiter bei Ultrawaves auf dem Campus der TU Hamburg schon lange nicht mehr. Drei- bis viermal pro Woche bekommt das Unternehmen Päckchen mit mehr oder weniger stark muffelndem Inhalt zugeschickt: Biomasse-Proben aus aller Welt.

Ob Klärschlamm, Maishäcksel oder Grasschnitt – im firmeneigenen Labor werden diese Proben auf ihre spezifische Konsistenz geprüft und im Testlauf mit einem von Ultrawaves patentierten Verfahren behandelt, das bereits rund um den Globus erfolgreich in Kläranlagen und Biogasanlagen angewendet wird. Mit dem Ultraschallreaktor gelingt es, bei Biomasse, die vergoren wird, die Energieausbeute erheblich zu steigern. „Durch den Einsatz von hochfrequentem Ultraschall werden die Biomassezellen für den biologischen Abbauprozess besser verfügbar gemacht, wodurch bis zu 30 Prozent mehr Biogas entsteht,“ sagt Ultrawaves-Gründer und Geschäftsführer Dr. Klaus Nickel.

Das Hamburger Unternehmen, das 2001 als Ausgründung der TU Hamburg entstand, hat es mit seiner patentierten Ultraschall-Umwelttechnologie in kurzer Zeit zum Weltmarktführer gebracht. Für seinen Ultraschall-Reaktor wurde die Ultrawaves GmbH 2006 mit dem Innovationspreis des Bundesverbandes der Deutschen Industrie ausgezeichnet und 2007 mit dem Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg. Dort, in der Nähe von Karlsruhe, liegt auch der Sitz der Herstellerfirma des Ultraschall-Reaktors „Sonotronic“.

Interessierte Journalisten sind eingeladen am Dienstag den 11. Oktober 2011 an einer Einführung in die Ultrawaves-Technologie und einer Besichtigungstour zur Kläranlage Ahrensburg teilzunehmen. Treffpunkt; 9:30 Uhr im Büro Ultrawaves, Raum 1.17. im 1. Stock des Gebäude des Northern Instituts of Technology auf dem Campus der Technischen Universität Hamburg-Harburg. (Kasernenstraße 12).

Biogas spielt bei der Suche nach neuen regenativen Formen der Energiegewinnung eine wesentliche Rolle und Energie aus Biomasse zu gewinnen ist mittlerweile auch von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Während in Deutschland der Ultraschall-Reaktor in landwirtschaftlichen Biogasanlagen zum Einsatz kommt, stehen auf dem internationalen Markt die Kläranlagen im Fokus. „Heute geht es darum, dass eine Kläranlage nicht mehr nur eine Entsorgungsstätte für Abwasser ist, sondern mindestens soviel Energie erzeugt, wie sie verbraucht, vielleicht sogar mehr. Dafür sorgt unsere Technologie“, sagt Nickel. Weltweit sind 55 Kläranlagen in 20 Ländern damit ausgerüstet, zuletzt in Taiwan.

Internationale Trainingssession in Hamburg
Regelmäßig kommen Vertreter der neuen internationalen Vertriebspartner nach Hamburg, um sich in einer Trainingswoche mit der Technologie vertraut zu machen. Vom 10. bis 14 Oktober 2011 wird eine Delegation von Technikern und Ingenieuren aus Indien, Taiwan, Italien und Großbritannien erwartet. Neben Fachvorträgen und der Besichtigung des Unternehmens steht ein Besuch des Instituts für Abwasserwirtschaft an der TUHH, ein Besuch bei der Herstellerfirma des Ultraschall-Reaktors, „Sonotronic“, in Karlsbad-Ittersbach sowie die Besichtigung mehrerer mit Ultraschalltechnik laufender Klär- und Biogasanlagen auf dem Programm. Die Gäste erhalten die Gelegenheit zum Erfahrungsaustausch mit den Betreibern direkt vor Ort und können den Ultraschall-Reaktor in Betrieb sehen.

Erfolgreiche Ausgründung der TUHH
Der Reaktor selbst ist überraschend klein und kompakt, kaum koffergroß. „Die Entwicklung war echte Pionierarbeit, darin stecken fast 20 Jahre Forschung und Erfahrung von der TUHH“, sagt Nickel, der an der TU Hamburg Verfahrenstechnik studierte und im Bauwesen promovierte. Sowohl Mitgründer Professor Dr.-Ing. Uwe Neis als auch Dr. Klaus Nickel kommen ursprünglich aus der Abwasserwirtschaft und Kläranlagentechnik, haben an der TUHH seit 1996 Grundlagenuntersuchungen zum Ultraschall geleistet und dort ein international geschätztes Zentrum der Hochleistungs-Ultraschalltechnik aufgebaut.

„Das wissenschaftliche Know-how ist heute unser großer Vorteil, dadurch wissen wir sehr genau, was diese Technik bringt“, so Nickel. Im Laborversuch lässt sich bereits anhand einer Probe präzise prognostizieren, wie viel mehr Gas eine bestimmte Biomasse später mit der Ultraschall-Technologie in der Großanlage erbringen wird. Zudem öffne sich der Biogasmarkt derzeit sehr schnell und neue Biomassetypen seien von ihrer Konsistenz her nicht mehr so leicht zu vergären. „Künftig wird unsere Technik also noch mehr benötigt werden, um diese Stoffe aufzuschließen“. Wenn es darum im Hamburger Labor noch ein bisschen häufiger merkwürdig muffelt – ihn freut es.

Für Rückfragen:
ULTRAWAVES GmbH
Wasser & Umwelttechnologien
Dr. Klaus Nickel
Tel.: 040/ 32507203
E-Mail : nickel@ultrawave