Mikrobiologie anaerober Systeme

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Forschungsthemen

Zu den anaeroben Mikroorganismen gehören die ältesten Lebensformen und die vielfältigsten Stoffwechseltypen, die jemals in der Evolution entstanden sind, beispielsweise die verschiedenen respirativen und fermentativen Formen der Energiekonservierung, Mechanismen der Kohlenstofffixierung oder die syntrophen Abbauwege, die Leben am Rande des thermodynamischen Limits ermöglichen. Anaerobe mikrobielle Konsortien sind essentiell für globale Stoffkreisläufe, den Abbau von Schadstoffen in anoxischen Umweltsystemen und für viele biotechnologische Prozesse wie die Abwasserbehandlung und die Vergärung von Biomasse und organischen Abfällen zu Biogas und anderen biobasierten Produkten.

Die AG Mikrobiologie Anaerober Systeme (MicAS) erforscht die Ökologie und Physiologie anaerober mikrobieller Gemeinschaften in natürlichen und technischen Ökosystemen mit dem Ziel, die Stoffwechselaktivitäten anaerober Mikroorganismen für biotechnologische Anwendungen zu nutzen sowie die ökophysiologische Funktion von bisher nicht kultivierten Organismen und ihre Bedeutung für mikrobielle Ökosystemdienstleistungen aufzuklären.

In technischen Systemen wie anaeroben Bioreaktoren entwickeln wir mikrobiologische Strategien zur Prozessoptimierung. Ziele sind i) mikrobielle Parameter zur Prozesssteuerung zu identifizieren und ii) neue Stoffströme und mikrobielle Ressourcen für die Produktion von Wertstoffen und Energieträgern aus erneuerbaren Ressourcen zu erschließen.

In Umweltsystemen untersuchen wir die Rolle anaerober Mikroorganismen in biogeochemischen Kreisläufen und beim Abbau organischer Schadstoffe.

Aktuelle Forschungsthemen:

  • Biologische Methanisierung von Wasserstoff aus Überschussstrom (Power-to-Gas)
  • Anaerobe Bioraffinerien zur stofflichen Nutzung von Biomasse und organischen Reststoffen (mikrobielle Kettenverlängerung und Syngas-Fermentation zur Herstellung von Plattformchemikalien)
  • Biotransformation von Antibiotika und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in landwirtschaftliuchen Biogasanlagen
  • Metagenombasierte Analyse metabolischer Netzwerke in anaeroben Konsortien
  • Erschließung mikrobieller Ressourcen durch Isolation neuer Stämme mit interessanten Gärungswegen
  • Anaerobe Bioreaktoren nach dem Vorbild des Verdauungstrakts holzfressender Insektenlarven zur Nutzung lignocellulosereicher Biomasse
  • Abbau anthropogener Spurenstoffe in Kläranlagen (Acesulfam als Modellsubstanz)

MicAS February 2021

Doktoranden/-innen

Flávio César Freire Baleeiro
Zhe Cheng
Rodrigo Amarante Colpo
Washington Logroño
Bruna Grosch Schroeder

Technikerinnen

Elke Häusler
Ute Lohse

Studierende und Hiwis

Sophie Elis Anderson
Rita Bhattacherjee
Sebastian Schulz

Gastwissenschaftlerin

Myra Afzal

Auszubildende

Friederike Koppius
Jana Raab


Laufende Projekte

Helmholtz-Forschungsprogramm "Changing Earth - Sustaining our Future" - Topic 7: Nachhaltige Bioökonomie - Naturpotenziale nutzbar machen

PhD college FATE - Fate and effects of antibiotics from sources to sinks: Bridging the scale from molecular level processes to large-scale observations in engineered and natural systems

ERANet Verbundprojekt: Verwertung landwirtschaftlicher Rückstände durch anaerobe Vergärung - von Biogas bis zu Carboxylaten. Teilvorhaben: Identifizierung geeigneter Biomasse-Typen in Europa und Entwicklung eines kontinuierlichen Fermentationsprozesses zur Säureproduktion (carboxAiD), BMBF FKZ 01DN19018

ERACoBioTech: Synthetic landfill microbiomes for enhanced anaerobic digestion to biogas (SYNBIOGAS), SAB FKZ 100386143

Abgeschlossene Projekte

INNO INDIGO IPP3 S&T Biobased Energy: Entwicklung effizienter Biomasse-Konversionspfade für die Produktion und Verwertung von Biokraftstoffen (CONVER-B), BMBF FKZ 01DQ17016

IBÖM02: Biobasierte Capron- und Caprylsäure – Herstellung, Aufreinigung, Vermarktungsstrategie (CapAcidy), BMBF FKZ 031B0389B

Verbundvorhaben: Überwachung von Biogasanlagen mittels der Analyse von Verhältnissen stabiler Isotope (ISOTOP-BIOGAS), FNR FKZ 22013013

Nachhaltige Bioökonomie in Brasilien: Biogas aus Zuckerrohr-Abfällen in der brasilianischen Bioethanol-Industrie (iNoPa-Projekt)

Verbundvorhaben: Spurenelemente durch Energiepflanzen - Stoffströme und Handlungsempfehlungen für eine optimierte Prozessbiologie in Biogasanlagen (NiCo), FNR FKZ 22019214