UFZ-Newsletter Mai 2015

2 UFZ-Newsletter | Mai 2015 Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ zum abbau von Schadstoffen aller art in der marinen und terrestrischen Umwelt. Wie die Technologieplattform ProViS aufgebaut ist – vom Herzstück bis zur Probenvorbereitung – und was sie leisten kann, beschreibt das folgende Beispiel. Beispiel Gewinnung wirtschaftsstrate- gischer rohstoffe Seit etwa 1.000 Jahren wurden im Mittel- deutschen Raum Erze abgebaut. Bei der auf- bereitung entstanden schwermetallhaltige Halden und abfallprodukte. Diese Hinterlas- senschaften des Bergbaus sind nicht nur um- weltgefährdend. Sie bergen auch wertvolle Metalle wie Kupfer, Zink, Zinn oder Blei und weitere Rohstoffe, wie Seltene Erden oder Molybdän, Rhenium, Kobalt, Germanium oder antimon, die aufgrund ständig steigen- der Nachfrage und begrenzter Verfügbarkeit von wirtschaftsstrategischer Bedeutung sind. Denn man benötigt diese Rohstoffe mittler- weile in fast jedem industriezweig – für viele Elemente, isotope und molekulare Bausteine in den einzelnen Zellen der mikrobiellen Gemeinschaften chemisch zu analysieren und deren stoffliches Wechselspiel zu unter- suchen, war in den Umweltwissenschaften bislang kaum möglich. Eine weltweit einzig- artige Konstellation modernster Geräte mit einer NanoSiMS als Herzstück verspricht nun den Forschern des UFZ genau diese Details. Was zunächst nach reiner Grund- lagenforschung klingt, hat einen hohen anwendungsbezug: Bis heute kennen wir nur einen Bruchteil der Funktionen und Lebensweisen von Mikroorganismen in unserer Umwelt. Mit ProViS können einzelne Zellen, Wechselwirkungen zwischen Zellen, mikrobielle Gemeinschaften wie Biofilme und all ihre Stoffwechselleistungen im Detail studiert werden – um sie für biotechnolo- gische anwendungen nutzbar zu machen. Zum Beispiel für die Gewinnung wertvoller Metalle aus Erzen oder Erzhalden, zur Pro- duktion neuer Wertstoffe und Energie oder der massenhaft hergestellten Hightech-Pro- dukte wie Smartphones und Computer, aber auch für Solar- und Windkraftanlagen oder spezielle Legierungen in der Elektro-, Glas- und Keramikindustrie und dem Fahrzeugbau. Mit diesem Rohstoffschatz befassen sich nun sächsische Forscher. Gemeinsam mit Part- nern aus der Wirtschaft entwickeln sie um- weltfreundliche, energieeffiziente und wirt- schaftliche Verfahren, bei denen sich Metalle und Seltene Erden mithilfe von autochthonen, also natürlich vorhandenen Mikroorganis- men, aus den Resten der Erzförderung gewinnen lassen. Beispielsweise in einem vom Bundesforschungsministerium (BMBF) mit 1,5 Millionen Euro geförderten Projekt, in dem Wissenschaftler des UFZ und der TU Bergakademie Freiberg Theisenschlämme aufbereiten wollen – ein im Mansfelder Land lagerndes Restprodukt des Kupferschiefer- bergbaus, das tausende Tonnen wertvoller Metalle enthält. Dass Mikroorganismen das Potenzial dafür haben, darüber ist man sich Die NanosIMs ist ein sekundärionen-Massenspektrometer mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 50 Nanometern. Diese hohe Auflösung und ihre Massenempfindlichkeit ermöglichen es, Elemente und Isotope an Oberflächen von Zellen sowie chemische Veränderungen in Zellen gut nachzuweisen. Mit der Molekularbiologin Dr. Niculina Muşat konnte das UFZ eine der weltweit wenigen spezialis- tinnen gewinnen, die bereits über Erfahrungen im Umgang mit dieser Technik verfügen. (Foto: André Künzelmann, UFZ) Die NanosIMs ist ein sekundärionen-Massenspektrometer mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 50 Nanometern. Diese hohe Auflösung und ihre Massenempfindlichkeit ermöglichen es, Elemente und Isotope an Oberflächen von Zellen sowie chemische Veränderungen in Zellen gut nachzuweisen. Mit der Molekularbiologin Dr. Niculina Muşat konnte das UFZ eine der weltweit wenigen spezialis- tinnen gewinnen, die bereits über Erfahrungen im Umgang mit dieser Technik verfügen. (Foto: André Künzelmann, UFZ) proViS – eiNBlick iN Die WelT Der mikroorGANiSmeN

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