Das Projekt "Untersuchungen zum Wasserstoffmetabolismus in den photosynthetisch aktiven Organismen Chlamydomonas reinhardtii und Synechocystis sp. PCC 6803" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten.Gruenalgen und Cyanobakterien sind die einzigen Organismen, bei denen unter energetischen Gesichtspunkten eine Wasserstoffproduktion sinnvoll scheint, da nur hier das Sonnenlicht als Energiequelle und Wasser als Elektronenquelle ausgenutzt wird. Unter anaeroben Bedingungen findet bei der Gruenalge Chlamydomonas reinhardtii und bei dem einzelligen Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803 eine an Hydrogenasen gekoppelte Wasserstoffproduktion statt. Das Protein aus Chlamydomonas wurde physiologisch und biochemisch charakterisiert. In diesem Projekt soll erstmalig das Gen, das fuer eine eukaryontische Fe-Hydrogenase kodiert, identifiziert werden. Laengerfristig koennen Expression- und Mutageneseexperimente zur Aufklaerung des Katalysemechanismus bei Fe-Hydrogenasen beitragen (hohe spez. Aktivitaet der H2-Entwicklung). Ausserdem soll die Herstellung von sauerstoffunempfindlichen Hydrogenasemutanten die Frage klaeren helfen, ob eine biologische Wasserstoffentwicklung industriell nutzbar ist. Auch Cyanobakterien kommen fuer eine biosolare Energieumwandlung in Wasserstoff und Sauerstoff in Frage. In diesem Zusammenhang wird zunaechst die gereinigte NiFe-Hydrogenase aus Synechocystis 6803 biochemisch und biophysikalisch charakterisiert.
Das Projekt "Sekundäre Gärungen^BioPara^Erfassung des hydrolytischen Potentials von Biogasanlagen^Acidogenese durch fermentative Bakterien und anaerobe Pilze sowie Abundanzen methanotropher Organismen in Biogasreaktoren^Populationsbestimmung und Analyse der acetogenen Bakterien in Biogasanlagen^Statistische Analyse multipler Datensätze zur Identifikation von Engpässen und Entwicklung neuer Konzepte für die Optimierung von Biogasprozessen, Erfassung der hydrogenotrophen und methylotrophen Methanbildungskapazität in Biogasanlagen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Mikrobiologie.Im Rahmen des BioProFi-Konsortiums BioPara ist das Ziel dieses Vorhabens die dynamische Erfassung des Wasserstoff- und Methyl-Gruppen-Stoffwechsels methanogener Archaeen in Biogasanlagen, sowohl auf metagenomischer, als auch biochemischer Ebene. In situ-Inventarisierung der mikrobiellen Bioönose in Biogasanlagen (mit Fokus auf H2-abhängige Bakterien und Archaeen sowie auf methylotrophe Archaeen), die biochemische Bestimmung des methanoarchaealen Anteils am jeweiligen Gesamt-Stoffwechsel (H2-Bildung, H2-Verbrauch, Oxidation und Reduktion von Methyl-Gruppen), soll diese Stoffwechselaktivitäten als mögliche Raten-limitierende Schritte im Biogasprozess identifizieren. Die erhaltenen Daten sollen für die Isolierung methanogener Stämme mit Eigenschaften, die den Biomasse-Umsatz steigern können, herangezogen werden. Das Vorhaben soll so detaillierte Erkenntnisse über die H2- und Methylgruppen-abhängigen biochemische Prozesse in Biogasanlagen liefern, und so Maßnahmen identifizieren, durch die Methanproduktivität in diesen Anlagen gesteigert werden kann. Aus Biogasanlage-Proben werden H2-Verbrauch, H2-Bildung, der Anteil der methanogenen Hydrogenase-Aktivität an der Gesamt-Hydrogenase-Aktivität, sowie der Anteil der methylotrophen Methanogenese an der Gesamt-Methanausbeute, bestimmt. Desweiteren werden Methanogene mit verbesserten Eigenschaften isoliert. Die erhaltenen Daten werden mit der mikrobiellen Biozönose in Bezug gesetzt.
Das Projekt "Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion; Entwicklung eines optisch strukturierten 250 l Photo-Bioreaktors zur Wasserstoffproduktion^Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion - Nachhaltigkeitsbewertung und -optimierung der Erzeugung von Photobiowasserstoff mit Mikroalgen^Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion; Regulation der Atmung und die Entwicklung zell-interner Sauerstoffsensoren^HydroMicPro^Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion; Charakterisierung und biotechnologischen Optimierung verschiedener Chlamydomonas-Stämme für Biomassen- u. H2-Produktion in Photobioreaktoren^Validierung und Optimierung der Wasserstoffproduktion in Photobioreaktoren mit neuen Sensorstrategien^Verifikation eines Bioreaktorsystems zur Wasserstoffproduktion für verschiedene Raumfahrtanwendungen, Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Potsdam, Institut für Chemie, Lehrstuhl für Physikalische Chemie.H2 als einer der Energieträger der Zukunft identifiziert worden. Einige Grünalgen können Licht in H2 umzuwandeln. Das Projekt strebt eine Verbesserung dieses H2-Produktionsverfahrens auf biologischer und technischer Ebene an. Dazu haben sich neun Forschungsgruppen zusammengefunden. Um den Organismus an die Bedingungen in einem Photobioreaktor (PBR) anzupassen, werden die Algen genetisch modifiziert. Ein Verständnis des O2-Regulation ermöglicht es, die O2-empfindlichen Hydrogenasen zu schützen und die physiologischen Reaktionswege zu verbessern. Die Entwicklung von in-situ O2-Sensoren wird die Messung von O2 innerhalb der Zelle ermöglichen und eine schnelle Prozessregulation erlauben. Um die Problematik der H2-Gewinnung als Bestandteil des PBR zu lösen, werden Forschungen zur Verfahrenstechnik der Gasabtrennung durchgeführt. Mit der Inbetriebnahme von Prototyp-PBR soll die technische und ökonomische Machbarkeit demonstriert werden. Im Vorhaben sollen optische O2-Messtechnik für den Niedrig O2-Bereich und eine maßgeschneiderte Steuersoftware für Bioreaktoren entwickelt werden. Es werden Messmethoden für neue zellinterne optische O2-Sensoren entwickelt. mit den Ergebnisse werden neue Algenstämme generiert werden. Letzter Schritt ist die Implementierung der erarbeiten Messtechnik in optimierte Photobioreaktoren.
Das Projekt "HydroMicPro^Verifikation eines Bioreaktorsystems zur Wasserstoffproduktion für verschiedene Raumfahrtanwendungen, Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion; Charakterisierung und biotechnologischen Optimierung verschiedener Chlamydomonas-Stämme für Biomassen- u. H2-Produktion in Photobioreaktoren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bielefeld, Fakultät für Biologie.Ziel diese Projektes ist die Charakterisierung und biotechnologische Optimierung verschiedener Chlamydomonas-Stämme für Biomassen- und H2-Produktion in Photobioreaktoren sowie die Identifizierung neuer Arten für die H2-Produktion. In zwei Projektmodulen soll in enger Kooperation mit den beteiligten Partnergruppen der Aufbau von Biomasse und der Ertrag der Wasserstoffproduktion in C. reinhardtii für die Nutzung in geschlossenen Photobioreaktoren optimiert und eine systematische Identifizierung weiterer H2-produziernder Stämme und Arten, die für die industrielle Produktion von Bio-H2 interessant sind, durchgeführt werden. Nach Vortests in Minibioreaktoren in Bielefeld werden die neuen und optimierten Stämme anschließend in den neu entwickelten Bioreaktoren der Partnerlaboratorien auf ihre Effizienz getestet. Zur Verbesserung des Aufbaus der Biomasse und des Ertrags der Wasserstoffproduktion in C. reinhardtii sollen in diesem Projekt verschiedene molekulare Parameter der Versorgungsmechanismen der Hydrogenasen mit (H+) und (e-) optimiert werden. Eine optimale Grundlage dieses Forschungsprojektes bietet die in Bielefeld hergestellten Wasserstoffproduktionsmutanten Stm6 und Stm6glc4, die in der Lage sind, je nach Bedingungen ca. 5 mal mehr Wasserstoff als der Wildtyp zu produzieren. Schwerpunkte der Optimierungsstrategien sind die Anpassung der Lichtsammelantennen an die Verhältnisse in einem Photobioreaktor und die Optimierung der Nutzung des internen Stärkelagers der Zelle für die H2-Produktion. Beim systematischen Screen nach neuen Stämmen für Biomassen- und H2-Produktion werden sowohl Zufallsmutagenese Ansätze mit C. reinhardtii durchgeführt als auch weitere Stämme mit teilweise extremophilen Eigenschaften für ihre Eignung untersucht. Die biologische Optimierung der Algenbiomassenanzucht eröffnet neben der Nutzung zur H2-Produktion weitere Perspektiven der Umwandlung von produzierter Biomasse in Bioenergie in neuen Bioraffineriekonzepten.
Das Projekt "Geometrische und elektronische Struktur von (NiFe)- und (FeFe)-Hydrogenasen: H2-Produktivität und O2-Toleranz^Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Einsatz von Sauerstoff-toleranten Hydrogenasen für die lichtgetriebene Wasserstoffproduktion^Design und Synthese redox-aktiver linker für die effiziente Kopplung von Photosystem und Hydrogenase^Synchrotronspektroskopie zur Optimierung katalytischer Zentren und Funktion/Effizienz im zellulären System, Design der natürlichen Katalysatoren sowie der Bioreaktoren für eine optimale H2-Produktion mit begleitender technischer Evaluierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bochum, Fakultät für Biologie und Biotechnologie.Ziel des Teilvorhabens der Ruhr-Universität Bochum ist die Verbesserung der für dieses Projekt essentiellen biologischen Katalysatoren - des Photosystem 2 (Wasserspaltungsmodul) sowie der Hydrogenase (Wasserstofferzeugungsmodul). Erst nach Optimierung dieser Module - O2-Toleranz der Hydrogenase sowie höhere Stabilität von PS2 - können diese in einer cyanobakteriellen 'Designzelle' miteinander optimal kombiniert werden. Hierfür wird der Metabolismus dieser Zelle in mehreren Einzelschritten so verändert, dass ein Großteil der Energie für Bioenergie (H2-Erzeugung) statt für Biomasseerzeugung verwendet wird. Die Auswirkungen dieser Änderungen sollen auf zellulärem Niveau als auch für die Zellkultur als Ganzes verfolgt werden. Diese Erkenntnisse sollen direkt in das Design und den Prozessablauf optimierter Photobioreaktoren einfließen, deren Effizienz durch begleitende energetische, ökologische und wirtschaftliche Evaluierung analysiert wird.
Das Projekt "Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen, Design und Synthese redox-aktiver linker für die effiziente Kopplung von Photosystem und Hydrogenase" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität zu Köln, Institut für Organische Chemie.
Das Projekt "Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Design und Synthese redox-aktiver linker für die effiziente Kopplung von Photosystem und Hydrogenase, Einsatz von Sauerstoff-toleranten Hydrogenasen für die lichtgetriebene Wasserstoffproduktion" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Professur für Mikrobiologie.
Das Projekt "Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Einsatz von Sauerstoff-toleranten Hydrogenasen für die lichtgetriebene Wasserstoffproduktion^Design und Synthese redox-aktiver linker für die effiziente Kopplung von Photosystem und Hydrogenase^Synchrotronspektroskopie zur Optimierung katalytischer Zentren und Funktion/Effizienz im zellulären System, Geometrische und elektronische Struktur von (NiFe)- und (FeFe)-Hydrogenasen: H2-Produktivität und O2-Toleranz" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Institut für Bioanorganische Chemie.
Das Projekt "Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen^Einsatz von Sauerstoff-toleranten Hydrogenasen für die lichtgetriebene Wasserstoffproduktion^Design und Synthese redox-aktiver linker für die effiziente Kopplung von Photosystem und Hydrogenase, Synchrotronspektroskopie zur Optimierung katalytischer Zentren und Funktion/Effizienz im zellulären System" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Berlin, Fachbereich Physik, Arbeitsgruppe Biophysik und Photosynthese.
Das Projekt "Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen, Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen Wasserstoff-Produktion: von molekularen zu Massenfermentationssystemen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Freie Universität Berlin, Institut für Experimentalphysik.
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