Azadirachtin A ist ein natürliches Insektizid, dass bei Larven und adulten Insekten zu einer stark verringerten Nahrungsaufnahme führt, zudem werden adulte Insekten unfruchtbar und sterben ab. Azadirachtin wird heute vor allem aus den Samen des tropischen Neembaums gewonnen und findet als biologisches Pflanzenschutzmittel im ökologischen Landbau Anwendung. Kürzlich wurde bekannt, dass ein Endophyt, d.h. ein Mikroorganismus aus dem Inneren des Neembaums, in sehr geringem Maße Azadirachtine auch außerhalb der Wirtspflanze in Flüssigkultur produziert. Außerdem ist bekannt, dass Pflanzenzellkulturen Azadirachtine, jedoch derzeit ebenfalls mit geringen Erträgen, produzieren. Diese Erkenntnisse führen zu einem völlig neuartigen Produktionsansatz. Um die Menge und Art der produzierten Azadirachtine bestimmen zu können, wird eine Analytik für Azadirachtin A und andere neue Verbindungen entwickelt. Ausgewählte Endophyten werden unter definierten Kulturbedingungen in Schüttelkolben mit dem Ziel eines hohen Azadirachtin-Ertrags kultiviert. Nach der erfolgreichen Anzucht erfolgt dann die Massenproduktion von Azadirachtin im Rahmen eines Scale-up zum 2 L-Rührkesselreaktor. Das hergestellte Azadirachtin und verwandte Verbindungen werden auf ihre Wirksamkeit hin untersucht. Gesamtziel des Vorhabens ist ein neues Fermentationsverfahren, welches Azadirachtine und andere interessante Verbindungen gezielt, kostengünstig und mit hohen Erträgen und Ausbeuten herstellt.
Die Verwendung von fossilem Torf für Substrate im Erwerbsgartenbau trägt substantiell zur Klimaerwärmung bei (CO2-Emission), führt zu Verlusten an Biodiversität und anderen Moor-Ökosystemdienstleistungen sowie an landwirtschaftlich nutzbarer Fläche. Torfmoos-Biomasse ist die meistversprechende Alternative. Sie kann mit vielfältigen Benefits nachhaltig auf wiedervernässtem, degradiertem Hochmoor kultiviert werden. Diese Paludikultur reduziert CO2-Emissionen, erhält landwirtschaftliche Flächen, erhöht Biodiversität, erhält Arbeitsplätze im ländlichen Raum und stärkt die regionale und nationale Wirtschaft. Die Ziele von 'MOOSzucht' sind Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen, und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab. Das Teilvorhaben ALU zielt darauf, hochproduktive Torfmoose in axenische In vitro Kultur zu bringen (Kultur unter sterilen Bedingungen), um sie durch Polyploidisierung züchterisch bearbeiten zu können (Smart Sphagnum Breeding) und um mit individuell optimierten Wachstumsmedien einen Produktionsprozess in Rührkessel-Photobioreaktoren zu etablieren. Im TV-ALU werden die produktivsten Torfmoose in axenische In vitro-Kultur gebracht, indem Zellen mit Stammzellcharakter durch Oberflächensterilisierung dekontaminiert werden. Nach Regeneration der Torfmoose werden die Kultivare züchterisch bearbeitet, indem durch Protoplastenisolierung und -fusion in der Produktivität gesteigerte polyploide Kultivare erzeugt werden. Für die Massenvermehrung im Photobioreaktor werden geeignete Kulturparameter (Medienzusammensetzung, pH, Temperatur, Licht) entwickelt und die Produktion in 5l-Rührkessel-Photobioreaktoren etabliert. Die Kulturparameter werden in enger Zusammenarbeit mit den Partnern im TV-KIT entwickelt und alle Ergebnisse für die Massenvermehrung im Trickle bed-Reaktor zur Verfügung gestellt.
Zielsetzung ist zunächst die Identifikation der Formalkinetiken der Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum und Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktor, wobei insbesondere rekombinante Stämme zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und 1,6-Hexandiol untersucht werden sollen. Zur Untersuchung der Syngasverwertung im Litermaßstab soll ein neuartiges Hochdruckbioreaktorsystem entwickelt werden, das wahlweise als Rührkessel-, Blasensäulen-, Umlauf-, Membran-, Festbett- oder Tropfkörperreaktorsystem eingesetzt werden kann. Zielsetzungen sind zum einen die Identifikation besonders geeigneter Reaktorkonfigurationen für kontinuierliche Gasfermentationen (Raum-Zeit Ausbeute, Prozessstabilität) und zum anderen die modellgestützte Auswahl von geeigneten Betriebspunkten zur Erzielung hoher Produktkonzentrationen und/oder hoher Gasausbeuten. Das Vorhaben ist in drei Teilprojekte unterteilt: (i) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (ii) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (iii) Vergleichende verfahrens- und reaktionstechnische Analysen von verschiedenen Bioreaktorkonzepten zur Synthesegas-Fermentation im kontrollierten Mehrzweckdruckreaktor zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und/oder 1,6-Hexandiol.
Das Vorhaben befasst sich mit der schnellen Analyse von Prozesszuständen in Biogasanlagen. Ziel ist es, den Betrieb von Fermentern im Grundlastbetrieb zu stabilisieren und Gaserträge zu maximieren. Für eine bedarfsangepasste Fahrweise kann die Prozesskontrolle erheblich verbessert werden, es ergeben sich deutlich verbesserte Möglichkeiten den Betrieb zu steuern und zu optimieren. Dabei kommen die zytometrischen und bioinformatischen Monitoring-Tools CyBar und CHIC zur Messung von Strukturveränderungen der Biozönose zum Einsatz. Ausgeführt werden sollen diese Tools an einem Pfropfenstrom- und einem Rührkesselfermenter. Die Methanproduktion soll durch Kontrolle und Parametersteuerung verbessert werden. Im Fokus stehen Qualität und Quantität der Substratgabe sowie Temperaturänderungen. Dynamische Prozesse in beiden Reaktoren sollen über quasi-online Messungen systematisch erfasst werden. Die räumlich variable Abundanz von Mikroorganismen in teildurchmischten Systemen kann mit dem vorgestellten Ansatz überprüft werden und erlaubt Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und die Mischgüte des untersuchten Systems. Das Projekt ist auf eine Gesamtlaufzeit von 3 Jahren angelegt. Es gliedert sich in 11 Arbeitspakete, die in 5 Meilensteinen zusammengefasst werden. Wissenschaftliche und technische Ziele sind in separaten Teilvorhaben gefasst. Die zeitliche Gliederung des Vorhabens ergibt sich aus der Meilensteinplanung M1: Anpassung mikrobieller Methoden, Etablierung abiotischer und biotischer Monitoringparameter und bioinformatischer Datenerfassung M2: Kontinuierlicher Anlagenbetrieb in Grundlast, Quantifizierung der Archaea M3: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose in Abhängigkeit von Raumbelastung und Füllstand sowie zwischen meso- und thermophiler Fahrweise M4: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose bei Störungen M5: Flexibilisierung im optimierten Betrieb.
Das Vorhaben befasst sich mit der schnellen Analyse von Prozesszuständen in Biogasanlagen. Ziel ist es, den Betrieb von Fermentern im Grundlastbetrieb zu stabilisieren und Gaserträge zu maximieren. Für eine bedarfsangepasste Fahrweise kann die Prozesskontrolle erheblich verbessert werden, es ergeben sich deutlich verbesserte Möglichkeiten den Betrieb zu steuern und zu optimieren. Dabei kommen die zytometrischen und bioinformatischen Monitoring-Tools CyBar und CHIC zur Messung von Strukturveränderungen der Biozönose zum Einsatz. Ausgeführt werden sollen diese Tools an einem Pfropfenstrom- und einem Rührkesselfermenter. Die Methanproduktion soll durch Kontrolle und Parametersteuerung verbessert werden. Im Fokus stehen Qualität und Quantität der Substratgabe sowie Temperaturänderungen. Dynamische Prozesse in beiden Reaktoren sollen über quasi-online Messungen systematisch erfasst werden. Die räumlich variable Abundanz von Mikroorganismen in teildurchmischten Systemen kann mit dem vorgestellten Ansatz überprüft werden und erlaubt Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und die Mischgüte des untersuchten Systems. Das Projekt ist auf eine Gesamtlaufzeit von 3 Jahren angelegt. Es gliedert sich in 11 Arbeitspakete, die in 5 Meilensteinen zusammengefasst werden. Wissenschaftliche und technische Ziele sind in separaten Teilvorhaben gefasst. Die zeitliche Gliederung des Vorhabens ergibt sich aus der Meilensteinplanung M1: Anpassung mikrobieller Methoden, Etablierung abiotischer und biotischer Monitoringparameter und bioinformatischer Datenerfassung M2: Kontinuierlicher Anlagenbetrieb in Grundlast, Quantifizierung der Archaea M3: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose in Abhängigkeit von Raumbelastung und Füllstand sowie zwischen meso- und thermophiler Fahrweise M4: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose bei Störungen M5: Flexibilisierung im optimierten Betrieb.
Die Nitrifikation hochbelasteter Abwaesser ist bisher nicht stoerungsfrei durchfuehrbar, wenn die Belastung des Bioreaktors aufgrund zeitlich veraenderlicher Volumenstroeme und Konzentrationen schwankt. Dies ist auf folgende Ursachen zurueckzufuehren: - niedrige spezifische Wachstumsraten der beteiligten Bakterien Nitrosomonas und Nitrobacter, - hoher Sauerstoffbedarf und daher haeufig auftretende Sauerstofflimitierung des Wachstums, - Wachstumslimitierung oder Ueberschusshemmung durch die Substrate NH3 und HNO2, - H-Ionen-Produktion und Gefahr der pH-Senkung durch NH4(+)-Oxidation. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur optimalen Regelung. Dabei sollen bei schwankender Belastung die Prozessparameter pH und O2-Konzentration so veraendert werden, dass moeglichst optimale Wachstumsbedingungen im Reaktor vorliegen. Es soll untersucht werden, ob dies mit Hilfe einer modellgestuetzten Regelung gelingt. Innerhalb des Projektes wird mit Professor Roeck und Mitarbeitern vom Institut fuer Mess- und Regelungstechnik zusammengearbeitet. Eine enge Kooperation findet ferner mit Professor Schulze und Mitarbeitern vom Institut fuer Anorganische und Analytische Chemie bei der Entwicklung einer schnellen Online-Messtechnik statt (TB B 3 des SFB 193).
Ein den Schadstoffabbau in Bodenmieten wesentlich beeinflussender Faktor ist der Sauerstoff. Bakterien koennen auf eine Verringerung des Sauerstoffpartialdruckes mit der Aktivierung alternativer Elektronentransportsysteme und als Folge dessen mit der Erhoehung der potentiellen spezifischen Substratumsatzrate reagieren. Die aus diesem Sachverhalt abgeleitete Arbeitshypothese besagt, dass ein zeitlich wechselndes Sauerstoffangebot die Leistungsfaehigkeit der Mikroorganismen bezueglich des Schadstoffabbaus verbessert: durch Sauerstofflimitation (anaerobe Bedingungen) werden die alternativen Elektronentransportketten induziert und unter aeroben Bedingungen wird das gesteigerte Leistungspotential zum Schadstoffabbau nutzbar gemacht. Zur Erzeugung der anaeroben Phasen wurde der Boden mit dem Prozesswasser vernaesst. Der periodische aerob-anaerob-Wechsel wurde hauptsaechlich zeitgesteuert (4 h aerobe und 2 h anaerobe Phase). Das System war auf 30 Grad Celsius thermostatiert und der pH-Wert der waessrigen Phase wurde im Ruehrreaktor auf pH 7 geregelt. Verglichen mit aeroben Bedingungen konnte beim aerob-anaerob-Wechsel eine Erhoehung des Mineralisierungsgrades der Kohlenwasserstoffe beobachtet werden (es wurde mehr CO2 gebildet), jedoch keine Beschleunigung des Schadstoffabbaus und keine Reduzierung des Restschadstoffgehalts. Weil die Mobilisierung der Schadstoffe eine Grundvoraussetzung fuer ihren mikrobiellen Abbau bildet, wurden Untersuchungen zur Verbesserung der Loeslichkeit der Schadstoffe unter der Nutzung von Tensiden durchgefuehrt. Tenside erhoehen durch Mizellbildung die scheinbare Loeslichkeit der hydrophoben Kohlenwasserstoffe in der waessrigen Phase und verbessern dadurch ihre Bioverfuegbarkeit. Insgesamt konnte die gute Eignung von Standardsilageanlagen als Bodenbehandlungsanlage gezeigt werden. Aus den Untersuchungen zu einem periodischen Wechsel des Sauerstoffregimes konnten verbesserte Verfahren zur biologischen Reinigung oelkontaminierter Boeden abgeleitet werden. Der versuchsweise Einsatz von Tensiden bewirkte eine grundsaetzlich erhoehte Bioverfuegbarkeit von PAK, die Voraussetzung ist fuer einen Abbau dieser persistenten Umweltschadstoffe.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 31 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 16 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 31 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 31 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 31 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 19 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 19 |
| Lebewesen und Lebensräume | 22 |
| Luft | 12 |
| Mensch und Umwelt | 31 |
| Wasser | 12 |
| Weitere | 31 |