Dr. Heike Sträuber

Lebenslauf / Akademische Ausbildung

Forschungsinteressen

Ziel der Arbeiten sind systematische Stoff- und Energieflussanalysen im anaeroben Vergärungsprozess zur Produktion von Carboxylat-Plattformchemikalien (vor allem mittelkettige und iso-Fettsäuren) oder Methan. Es sollen Hinweise auf unter bestimmten Bedingungen (Substrat, Reaktorfahrweise) bevorzugte oder kritische Stoffflüsse im System geliefert werden. Damit sollen Indikatoren für stabile bzw. instabile Zustände im Prozess identifiziert werden, was wiederum zu Maßnahmen zur Verbesserung der jeweiligen Produktionsprozesse hinsichtlich Ausbeute und Stabilität führen soll.

Im Fokus stehen neben Rührkesselreaktoren vor allem Feststoffvergärungssysteme mit Perkolation mit verschiedenen Substraten (Nawaros und Reststoffen) in Batch- und semi-kontinuierlichen Verfahren. In Zusammenarbeit mit dem Department Biochemische Konversion des DBFZ werden die oben genannten Systeme betrieben und analysiert, wobei auch molekularbiologische Methoden (v.a. T-RFLP, Amplikon-Sequenzierung) zum Einsatz kommen. Die Prozessparameter werden mit den mikrobiologischen Informationen korreliert um metabolische Zusammenhänge sichtbar zu machen.

In den letzten Jahren wurde das CAPRAFERM^®-Verfahren entwickelt. Dabei handelt es sich um ein anaerobes Fermentationsverfahren, bei dem Capron- und Caprylsäure aus komplexer Biomasse (z.B. Pflanzen, Abfälle) gebildet werden kann. In verschiedenen Projekten wird in Kooperation mit dem DBFZ, anderen akademischen und Industriepartnern das Verfahren im Sinne einer Bioraffinerie weiterentwickelt und die Chemikalien in Endprodukten getestet. Zudem wird untersucht, wie bestehende Biogasanlagen so umgebaut werden können, dass neben Biogas auch Carbonsäuren produziert und vermarktet werden können.

Aktuelle Projekte

Cell4Chem

PaplGas2

AcMp

Ausgewählte Veröffentlichungen

Reviewartikel:

Chowdhury R, Ghosh S, Manna D, Das S, Kleinsteuber S, Sträuber H, Hassan MK, Kuittinen S, Pappinen A (2019) Hybridization of sugar-carboxylate-syngas platforms for the production of bio-alcohols from lignocellulosic biomass (LCB) - a state-of-the-art review and recommendations. Energ Conv Manag, 200:112111, doi: 10.1016/j.enconman.2019.112111

Baleeiro FCF, Kleinsteuber S, Neumann A, Sträuber H (2019) Syngas-aided anaerobic fermentation for medium-chain carboxylate and alcohol production: The case for microbial communities. Appl Microbiol Biotechnol, doi: 10.1007/s00253-019-10086-9

Sträuber, H., Müller, S. (2010): Viability states of bacteria – specific mechanisms of selected probes. Cytometry Part A 77A:623-634.

Buchkapitel:

Liebetrau J, Weinrich S, Sträuber H, Kretzschmar J (2019): Anaerobic fermentation of organic material: Biological processes and their control parameters. In: Kaltschmidt M (Hrsg.), Energy from organic materials (biomass). Encyclopedia of Sustainability Science and Technology Series. doi:10.1007/978-1-4939-2493-6_962-1, Springer, New York, S. 779-807

Liebetrau J, Sträuber H, Kretzschmar J, Denysenko V, Nelles M (2017): Anaerobic Digestion. In: Wagemann, K, Tippkötter, N (Hrsg.), Biorefineries. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, vol 166, doi:10.1007/10_2016_67, Springer, Cham, S. 281-299

Dieckmann C, Edelmann W, Kaltschmitt M, Liebetrau J, Oldenburg S, Ritzkowski M, Scholwin F, Sträuber H, Weinreich S (2016): Biogaserzeugung und –nutzung. In: M. Kaltschmitt, H. Hartmann, H. Hofbauer (Hrsg.), Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren. doi:10.1007/978-3-662-47438-9_19, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, S. 1609-1635

Zeitschriftenartikel:

2022

Baleeiro FCF, Raab J, Kleinsteuber S, Neumann A, Sträuber H (2022) Mixotrophic chain elongation with syngas and lactate as electron donors. Microb Biotechnol. doi: 10.1111/1751-7915.14163

Xiong B-J, Kleinsteuber S, Sträuber H, Dusny C, Harms H, Wick LY (2022) Impact of fungal hyphae on growth and dispersal of obligate anaerobic bacteria in aerated habitats. mBio 13 (3), e00769-22, https://doi.org/10.1128/mbio.00769-22

Undiandeye J, Gallegos D, Sträuber H, Nelles M, Stinner W (2022) Ensiling parameters in vertical columns and multiple kinetic models evaluation of biomethane potential of ensiled sugar beet leaves. Biofuels 13, 995-1005, https://doi.org/10.1080/17597269.2022.2059964

Baleeiro FCF, Kleinsteuber S, Sträuber H (2022) Recirculation of H2, CO2, and ethylene improves carbon fixation and carboxylate yields in anaerobic fermentation. ACS Sustain Chem Eng. 10, 4073-4081, https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c05133

Liu B, Sträuber H, Saraiva JP, Harms H, Silva SG, Kasmanas JC, Kleinsteuber S, Rocha U (2022) Machine learning-assisted identification of bioindicators predicts medium-chain carboxylate production performance of an anaerobic mixed culture. Microbiome 10, 48, https://doi.org/10.1186/s40168-021-01219-2

2021

Baleeiro FCF, Ardila MS, Kleinsteuber S, Sträuber H (2021) Effect of oxygen contamination on propionate and caproate formation in anaerobic fermentation. Front Bioeng Biotechnol 9, 725443, doi: 10.3389/fbioe.2021.725443

Braune M, Yuan B, Sträuber H, McDowall SC, Nitzsche R, Gröngröft A (2021) A downstream processing cascade for separation of caproic and caprylic acid from maize silage-based fermentation broth. Front Bioeng Biotechnol 9, 725578, doi: 10.3389/fbioe.2021.725578

Baleeiro F, Kleinsteuber S, Sträuber H (2021) Hydrogen as a co-electron donor for chain elongation with complex communities. Front Bioeng Biotechnol, 9, 650631, doi: 10.3389/fbioe.2021.650631

2020

Liu B, Popp D, Müller N, Sträuber H, Harms H, Kleinsteuber S (2020) Three novel Clostridia isolates produce n-caproate and iso-butyrate from lactate: Comparative genomics of chain-elongating bacteria. Microorganisms 8, 1970, doi: 10.3390/microorganisms8121970

Liu B, Popp D, Sträuber H, Harms H, Kleinsteuber S (2020) Draft genome sequences of three Clostridia isolates involved in lactate-based chain elongation. Microbiol Resour Announc. 9:e00679-20, doi: 10.1128/MRA.00679-20

Logroño W, Popp D, Kleinsteuber S, Sträuber H, Harms H, Nikolausz M (2020) Microbial resource management for ex situ biomethanation of hydrogen at alkaline pH. Microorganisms 8, 614, doi: 10.3390/microorganisms8040614 (selected as Editor’s Choice Article)

Liu B, Kleinsteuber S, Centler F, Harms H, Sträuber H (2020) Competition between butyrate fermenters and chain-elongating bacteria limits the efficiency of medium-chain carboxylate production. Front Microbiol, 11:336, doi:10.3389/fmicb.2020.00336

Kasmaei KM, Schlosser D, Sträuber H, Kleinsteuber S (2020) Does glucose affect the de-esterification of methyl ferulate by Lactobacillus buchneri? MicrobiologyOpen 00:e971, doi: 10.1002/mbo3.971

2019

Lambrecht J, Cichocki N, Schattenberg F, Kleinsteuber S, Harms H, Müller S, Sträuber H (2019) Key subcommunity dynamics of medium-chain carboxylate production. Microb Cell Factories, 18:92, doi:10.1186/s12934-019-1143-8

Janke L, Weinrich S, Leite AF, Sträuber H, Nikolausz M, Nelles M, Stinner W (2019) Pre-treatment of filter cake for anaerobic digestion in sugarcane biorefineries: Assessment of batch versus semi-continuous experiments. Renew Energ, 143:1416-1426, doi:10.1016/j.renene.2019.05.029

Bonk F, Popp D, Weinrich S, Sträuber H, Becker D, Kleinsteuber S, Harms H, Centler F (2019) Determination of microbial maintenance in aceto- and methanogenesis by experimental and modelling techniques. Front Microbiol, 10:166, doi:10.3389/fmicb.2019.00166

2018

Bonk F, Popp D, Weinrich S, Sträuber H, Kleinsteuber S, Harms H, Centler F (2018) Ammonia inhibition of anaerobic volatile fatty acid degrading microbial communities. Front Microbiol, 9:2921, doi:10.3389/fmicb.2018.02921

Bonk F, Popp D, Weinrich S, Sträuber H, Kleinsteuber S, Harms H, Centler F (2018) Intermittent fasting for microbes: how discontinuous feeding increases functional stability in anaerobic digestion. Biotechnol Biofuels 11:274, doi:10.1186/s13068-018-1279-5

Jahnke L, Weinrich S, Leite AF, Sträuber H, Radetski CM, Nikolausz M, Nelles M, Stinner W (2018) Year-round biogas production in sugarcane biorefineries: Process stability, optimization and performance of a two-stage reactor system. Energy Convers Manag, 168:188-199, doi: 10.1016/j.enconman.2018.04.101

Sträuber H, Bühligen F, Kleinsteuber S, Dittrich-Zechendorf M (2018) Carboxylic acids production from ensiled crops in anaerobic solid-state fermentation – trace elements as pH controlling agents support microbial chain elongation with lactic acid. Eng Life Sci, 18(7):447-458, doi: 10.1002/elsc.201700186.

2017

Urban C, Xu J, Sträuber H, dos Santos Dantas TR, Mühlenberg J, Härtig C, Angenent LT, Harnisch F (2017) Production of drop-in fuel from biomass at high selectivity by combined microbial and electrochemical conversion. Energ Environ Sci 10:2231-2244, doi: 10.1039/C7EE01303E.

Popp D, Plugge C, Kleinsteuber S, Harms H, Sträuber H (2017) Inhibitory effect of coumarin on syntrophic fatty acid oxidizing and methanogenic cultures and biogas reactor microbiomes. Appl Environ Microbiol 83:e00438-17, doi: 10.1128/AEM.00438-17.

Popp D, von Gillhaussen P, Weidlich EWA, Sträuber H, Harms H, Temperton VM (2017) Methane yield of biomass from extensive grassland is affected by compositional changes induced by order of arrival. GCB Bioenergy 9(10):1555-1562, doi: 10.1111/gcbb.12441.

2016

Wintsche B, Glaser K, Sträuber H, Centler F, Liebetrau J, Harms H, Kleinsteuber S (2016): Trace elements induce predominance among methanogenic activity in anaerobic digestion. Front Microbiol. 7:2034, doi: 10.3389/fmicb.2016.02034.

Popp D, Harms H, Sträuber H (2016): The alkaloid gramine in the anaerobic digestion process – inhibition and adaptation of the methanogenesis. Applied Microbiology and Biotechnology 100(16):7311-7322.

Hofmann J, Peltri G, Sträuber H, Müller L, Schumacher B, Müller U, Liebetrau J (2016): Statistical interpretation of semi-continuous anaerobic digestion experiments on the laboratory scale. Chemical Engineering & Technology 39(4):643-651.

Sträuber H, Lucas R, Kleinsteuber S (2016): Metabolic and Microbial Community Dynamics during the Anaerobic Digestion of Maize Silage in a Two-Phase Process. Applied Microbiology and Biotechnology 100(1):479-491.

Janke L, Leite A, Batista K, Weinrich S, Sträuber H, Nikolausz M, Nelles M, Stinner W (2016): Optimization of hydrolysis and volatile fatty acids production from sugarcane filter cake: Effects of urea supplementation and sodium hydroxide pretreatment. Bioresource Technology 199:235-244.

2015

Popp D, Schrader S, Kleinsteuber S, Harms H, Sträuber H (2015): Biogas production from coumarin-rich plants – impact of coumarin on process parameters and microbial community. FEMS Microbiology Ecology 91(9):fiv103.

Sträuber H, Bühligen F, Kleinsteuber S, Nikolausz M, Porsch K (2015): Improved Anaerobic Fermentation of Wheat Straw by Alkaline Pre-Treatment and Addition of Alkali-Tolerant Microorganisms. Bioengineering 2(2):66-93.

2013

Nikolausz M, Walter RFH, Sträuber H, Liebetrau J, Schmidt T, Kleinsteuber S, Bratfisch F, Günther U, Richnow HH (2013): Evaluation of Stable Isotope Fingerprinting Techniques for the Assessment of the Predominant Methanogenic Pathways in Anaerobic Digesters. Applied Microbiology and Biotechnology 97(5):2251-2262.

2012

Sträuber H, Schröder M, Kleinsteuber S (2012): Metabolic and Microbial Community Dynamics during the Hydrolytic and Acidogenic Fermentation in a Leach-Bed Process. Energy, Sustainability and Society 2(1):13-23.

1998 - 2010

Sträuber H, Hübschmann T, Jehmlich N, Schmidt F, von Bergen M, Harms H, Müller S (2010): NBDT (3-(N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino)-3-toluene) - A Novel Fluorescent Dye for Studying Mechanisms of Toluene Uptake into Vital Bacteria. Cytometry Part A 77A(2):113-120.

Heine F, Stahl F, Sträuber H, Wiacek C, Benndorf D, Repenning C, Schmidt F, Schepe, T, von Bergen M, Harms H, Müller S (2009): Prediction of Flocculation Ability of Brewing Yeast Inoculates by Flow Cytometry, Proteome Analysis, and mRNA Profiling. Cytometry Part A 75A(2):140-147.

Sträuber H, Müller RH, Babel W (2003): Evidence of Cytochrome P450-catalyzed etherolytic cleavage of phenoxybutyrate herbicides in Rhodococcus erythropolis K2-3. Biodegradation 14:41-50.

Müller S, Sträuber H, Lösche A, Babel W (2002): Population analysis of a binary bacterial culture by multi-parametric flow cytometry. Journal of Biotechnology 97:163-176.

Müller S, Lösche A, Mertingk H, Beisker W, Babel W (2000): Flow cytometric monitoring of Rhodococcus erythropolis and Ochrobactrum anthropi in a mixed culture. Acta Biotechnologica 20:219-233.

Mertingk H, Müller RH, Babel W (1998): Etherolytic cleavage of 4-(2,4-dichlorophenoxy)butyric acid and 4-(4-chloro-2-methylphenoxy)butyric acid by species of Rhodococcus and Aureobacterium isolated from an alkaline environment. Journal of Basic Microbiology 38:257-267.