Ökothermodynamik / Biokalorimetrie

Forschungsthemen
Die Thermodynamik wurde als eine systemorientierte naturwissenschaftlich fundierte Methode entwickelt, um Zustände und Prozesse vor allem in komplexen Systemen quantitativ beschreiben zu können. Durch sie bietet sich die Möglichkeit in ökologischen oder biochemischen Netzwerken, kinetische und stöchiometrische Ansätze, Erfahrungen und Intuition mit fundierten Daten über die thermodynamischen Zusammenhänge zu ergänzen, um so zu neuen Erkenntnissen und Prozessoptimierungen zu gelangen. Trotz dieses Potenzials wird die Biothermodynamik in der ökologischen oder auch biotechnologischen Forschung bisher eher selten angewandt.
Aus diesem Grund hat sich unserer Gruppe der Anwendung, Entwicklung und Validierung thermodynamischer Regeln in der Ökologie und Biotechnologie mit folgenden Zielen verschrieben:
- Besseres Prozessverständnis in komplexen Ökosystemen (Boden) und in metabolischen Netzwerken (Biothermodynamik),
- Biologischer Mikroplastikabbau
- Optimierungsansätze für Photobiosynthesen und die Energiegewinnung mittels mikrobieller Brennstoffzellen,
- Entwicklung ultra-sensitiver Sensoren (z.B. Biokalorimetrie und Impedanzspektroskopie), und
- Entwicklung neuartiger Bioprozesssteuerstrategien.
- Besseres Verständnis der biologischen Wirkungen von Nanomaterialien
Wissenschaftler Doktoranden und BA Studenten
Dr. Thore Rohwerder Shiyue Yang Hannah Riede
Eliana Di Lodocico
Kevy Pontes Eliodoro (Gast)
Techniker/-innen
Sven Paufler (Stellvertreter)
Anika Krämer (TA)
Hans Fritsche (AZUBI)
Methoden
- Fermentations-/Reaktionskalorimetrie - Isotherme Mikrokalorimetrie- Chipkalorimetrie - ITC & DSC
- Verbrennungskalorimetrie - Hochleistungsrespirometrie
- Impedanzspektroskopie - Fermentationen
- Thermokinetische Modellierungen
Ausgewählte Kooperationen / Projekte
TherMic: Thermodynamik der mikrobiellen Umsatzes von organischen Substanzen in Boden: Stoff- und Energieflüsse unter unterschiedlichen Umweltbedingungen
Deutsche Forschungsgemeinscchft (DFG MA 3746/8-1): Kooperationsprojekt mit dem Department UBT
DriverPool: Das Substrat beeinflusst die mikrobiell gesteuerte Verteilung von Energie und Materie zwischen funktionellen organischen Kohlenstoffpools im Boden.
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG MA 3746/9-1): Kooperationsprojekt den Universitäten Trier und Koblenz/Landau
EnVeGeLegio: Entwicklung eines Verfahrens und Gerätes für Legionellenschnelltests
ZIM Projekt (ZF4315807RH7) Kooperationsprojekt mit drei mittelständischen Firmen
Glycolyse: Thermodynamik und Vorhersage von Stoffwechselwegen.
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): Kooperationsprojekt mit der Uni Rostock und der TU Dortmund
Analyse und Regelung von Bioprozessen in natürlichen und technischen Systemen mit Chip-Kalorimetern
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF): Kooperationsprojekt mit TU Freiberg, RWTH Aachen und 7 mittelständischen Biotechnologie-Unternehmen)
Global Climate Changes Influence CO2-Fixation by Phytoplankton Photosynthesis - a Biothermodynamic Analysis
Helmholtzgemeinschaft, HIGRADE Stipendium: Kooperationsprojekt mit Prof. Wilhelm Universität Leipzig