Mikrobiologie anaerober Systeme

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 biobasierten Wertstoffen und Energieträgern.
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 Rolle bisher nicht kultivierter Organismen und ihre Bedeutung für Ökosystemfunktionen aufzuklären.
In technischen Systemen wie anaeroben Bioreaktoren entwickeln wir Strategien zur Prozessoptimierung. Ziele sind, mikrobielle Parameter zur Prozesssteuerung zu identifizieren sowie 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.
- Anaerobe Bioraffinerien zur stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse und organischen Reststoffen
- Mikrobielle Kettenverlängerung und Syngas-Fermentation zur Herstellung biobasierter Plattformchemikalien
- Erschließung mikrobieller Ressourcen durch Isolation neuer Stämme mit interessanten Gärungswegen
- Metagenombasierte Analyse und Modellierung metabolischer Netzwerke in anaeroben Konsortien
- Konstruierte Mischkulturen zur optimierten anaeroben Konversion von Lignocellulose in mittelkettige Carboxylate
- Reduzierung der Hemmeffekte von Propion- und Buttersäure im Biogasprozess durch Förderung des direkten Interspezies-Elektronentransfers
- Biomethanisierung von grünem Wasserstoff (Power-to-Gas)
- Anaerobe Bioreaktoren nach dem Vorbild des Verdauungstrakts holzfressender Insektenlarven
- Biotransformation von Antibiotika und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in landwirtschaftlichen Biogasanlagen
- Bioabbau anthropogener Spurenstoffe in Kläranlagen (Acesulfam K als Modellsubstanz)
Leiterin
Wissenschaftler*innen
Dr. Maria Letícia Bonatelli
Dr. Marcell Nikolausz
Dr. Heike Sträuber
Doktorand*innen
Flávio César Freire Baleeiro
Zhe Cheng
Rodrigo Amarante Colpo
Daniel Kähl
Washington Logroño
Christina Schäfer
Bruna Grosch Schroeder
Technikerinnen
Claudia Heber
Ute Lohse
Studierende und Hiwis
Laura Dix
Anna-Lena Hack
Jana Raab
Oliver Schnabel
Carolyn Schultz
Vranda Sharma
Gastwissenschaftlerin
Dr. Adekemi Titilayo Adesulu
Alumni
Lisa-Marie Bangen
Dr. Fabian Bonk
Birke Brumme
Dr. Franziska Bühligen
Dr. Tarek M.M. Hamed Elzamel
Dr. Christin Koch
Friederike Koppius
Dr. Athaydes Leite
Dr. Bin Liu
Dr. Zuopeng Lv
Dr. Rico Lucas
Dr. Gözde Özbayram
Dr. Denny Popp
Dr. Katharina Porsch
Sebastian Röther
Dr. Babett Wintsche
- 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
- ERA CoBioTech: Synthetic landfill microbiomes for enhanced anaerobic digestion to biogas (SYNBIOGAS), SMWK FKZ 100386143
- ERA CoBioTech: Engineering microbial communities for the conversion of lignocellulose into medium-chain carboxylates (Cell4Chem), SMWK FKZ 100572058
- Entwicklung von Produktionsstätten für flüchtige organische Säuren in industriellen Biogasanlagen (Acidogenese Manipulator) - Teilprojekt: Reduzierung der Hemmeffekte von Propion- und Buttersäure bei der Methanisierung durch Förderung des direkten Interspezies-Elektronentransfers, BMWi (ZIM) FKZ 16KN070166
- Verbundvorhaben: Biomethan & Torfersatzstoff aus Pappelholz - Phase 2; Teilvorhaben 2: Mikrobiologische Analyse der Vergärungsversuche (PaplGas2), FNR FKZ 2221MT017B
- INNO INDIGO IPP3 S&T Biobased Energy: Entwickung 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
- Verbundvorhaben: Spurenelemente durch Energiepflanzen - Stoffströme und Handlungsempfehlungen für eine optimierte Prozessbiologie in Biogasanlagen (NiCo), FNR FKZ 22019214