AG Mikrobiologie Anaerober Systeme


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Zu den anaeroben Mikroorganismen gehören die ältesten Lebensformen auf der Erde und die vielfältigsten Stoffwechseltypen, die jemals in der Evolution entstanden sind, beispielsweise die verschiedenen respirativen und fermentativen Formen der Energiegewinnung, Mechanismen der Kohlenstofffixierung oder die syntrophen Abbauwege, die Leben am Rande des thermodynamischen Limits ermöglichen. Anaerobe mikrobielle Konsortien sind essentiell für den biologischen Abbau von Schadstoffen in anoxischen Umweltsystemen und für viele biotechnologische Prozesse wie die Abwasserbehandlung und die Vergärung von Biomasse zur Biogasgewinnung.

Die AG Mikrobiologie Anaerober Systeme (MicAS) untersucht die mikrobielle Ökologie und Physiologie in anoxischen technischen Systemen und Umweltsystemen, um Schlüsselorganismen und ihre Funktion zu identifizieren und Kohlenstoff- und Energieflüsse sowie mikrobielle Interaktionen aufzuklären.

In technischen Systemen wie Biogasreaktoren entwickeln wir mikrobiologische Strategien zur Optimierung des Biogasprozesses. Die beiden Hauptziele sind dabei i) mikrobielle Parameter zur Prozesssteuerung zu identifizieren und ii) die Vergärbarkeit lignocellulosehaltiger Substrate zu verbessern.

In Umweltsystemen, z.B. kontaminierten Grundwasserleitern, untersuchen wir die Rolle anaerober Mikroorganismen in biogeochemischen Kreisläufen und beim Abbau von Schadstoffen. Dabei soll auch die ökophysiologische Funktion von nicht kultivierbaren Organismen aufgeklärt werden. Weiterhin suchen wir in Extremhabitaten nach biotechnologisch relevanten Mikroorganismen, z.B. für die Bioaugmentation der anaeroben Vergärung schwer abbaubarer Substrate.

Forschungsthemen:

  • Vergärung lignocellulosereicher Abfall- und Reststoffe
  • Vergärung stickstoffreicher Abfall- und Reststoffe
  • Sekundäre Pflanzenstoffe im Biogasprozess
  • Prozessüberwachung anhand der Biogas-Isotopensignatur
  • Kohlenstoffflüsse und syntrophe Interaktionen in anaeroben Konsortien
  • Molekulare mikrobielle Ökologie Kohlenwasserstoff-kontaminierter Grundwasserleiter


AG MicAS Juli 2013

Gruppenleiterin

Dr. Sabine Kleinsteuber

Wissenschaftler(innen)

Dr. Marcell Nikolausz

Dr. Katharina Porsch

Dr. Heike Sträuber

Doktorand(inn)en

Babett Arnold

Athaydes Francisco Leite Jr.

Andreas Keller

Daniel Girma Mulat

Rico Lucas

Zuopeng Lv

Denny Popp

Sukhwinder Singh

Hongyun Zhu

Techniker(innen)

Birke Brumme

Ute Lohse   

Sebastian Röther

Studierende

Kristin Eichler

Carolin Roy

Aditya Shekhar

Nicole Thiemich

Gastwissenschaftlerin

Dorota Rzechonek

Alumni

Dr. Christin Koch

Methoden

  • Anaerobkultivierung
  • Betrieb von Laborbiogasreaktoren (in Kooperation mit dem DBFZ)
  • Analytik (HPLC, GC, ...)
  • PCR-basierte Fingerprinting-Methoden (T-RFLP, SNuPE) auf DNA- und RNA-Ebene und unter Verwendung phylogenetischer und funktioneller Markergene
  • Klonierung, Sequenzierung (Sanger, Kapillarelektrophorese), phylogenetische Analyse
  • Quantitative PCR
  • Whole Genome Amplification (MDA)
  • 454 Pyrosequencing (Shot Gun, Amplicon Sequencing)
  • Genom- und Metagenom-Analyse, Genomannotation (Genoscope)
  • Epifluoreszenzmikroskopie, FISH, CARD-FISH
  • Durchflusszytometrie (in Kooperation mit der AG Flow-Cytometry)
  • Biokalorimetrie in Anaerobreaktoren (in Kooperation mit der AG Ökothermodynamik/Biokalorimetrie)
  • Analyse von stabilen Isotopen (in Kooperation mit dem Dept. Isotopenbiogeochemie)
  • Stable Isotope Probing von Nukleinsäuren (DNA-/RNA-SIP)
  • Protein-SIP (in Kooperation mit dem Dept. Proteomik)

Laufende Projekte

Helmholtz-Forschungsprogramm Erneuerbare Energien

Helmholtz-Forschungsprogramm Terrestrische Umwelt: Umweltverhalten von Chemikalien

DAAD-MÖB-gefördertes Projekt mit dem Dept. Mikrobiologie der Eötvös-Loránd-Universität Budapest: "Exploration and exploitation of natural lignocellulose-degrading anoxic habitats to obtain microbial cultures with the potential to enhance methane production in industrial biogas plants" (Koordination: Marcell Nikolausz, Erika M. Tóth)

DAAD-gefördertes Projekt mit dem Dept. Mikrobiologie der SLU Uppsala (AG Anna Schnürer): "Die Zusammensetzung und Aktivität der cellulolytischen Bakteriengemeinschaft bei der Vergärung lignocellulosereicher Abfallbiomasse" (DAAD-Stipendium Rico Lucas)

Externe Kooperationspartner

Deutsches BiomasseForschungsZentrum (DBFZ) / Bereich Biochemische Konversion

Fachhochschule Nordhausen / Fachbereich Ingenieurwissenschaften

Dept. Mikrobiologie, Eötvös-Loránd-Universität Budapest

Inter Baltic Biogas Arena (IBBA)

Dept. Mikrobiologie, SLU Uppsala (AG Anna Schnürer)

News

UFZ-Pressemitteilung zur Abschätzung weltweiter Biomasspotenziale

Lageplan