LV Biotechnischer Umweltschutz (Masterprogramm)

Masterkurs Übersichtsplan

„Biotechnischer Umweltschutz“
Möglichkeiten und Methoden zur Optimierung (mikro-)biologischer Prozesse
im biotechnischen Umweltschutz und zur Energiegewinnung

A. Lernziele:
Der Kurs zielt auf die Erarbeitung von mikrobiologischen Konzepten, Denkweisen und Methoden zur Optimierung biotechnischer System im Umweltschutz und zur biologischen Energiegewinnung. Hierdurch soll der Kurs die Studierenden befähigen

  • die Nutzbarkeit unterschiedlicher Mikroorganismen zu erkennen
  • die biologischen Stellschrauben benennen können, um den Prozess jeweils in die ein oder andere Richtung zu lenken
  • Methoden benennen zu können, um Mikroorganismen nachweisen und deren Aktivität messen können
  • spezifische Lösungen für Prozesssteuerung und Optimierung zu entwickeln

B. Fahrplan:

1. Mikroorganismen in Bio- und Umwelttechnik

  • Definitionen: Biotechnik, Umwelttechnik ….
  • Welche Mikroorganismen sind relevant in Umwelt- und Biotechnik ? Wichtigsten Charakteristika dieser MOs?
  • Stoffwechsel und Wachstum als Grundlage der Leistung von Mikroorganismen:;
  • Besonderheiten des Umsatzes von Stoffen in Natur vs. Bioreaktor
  • Zuständige Fachdisziplinen, Besonderheiten dieser Disziplinen

2. Grundlegende Methoden zur Beschreibung der Leistung von Mikroorganismen

  • Wie kann man Präsenz von Mikroorganismen sichtbar machen, quantifizieren (klassisch, molekularbiologisch)
  • Methoden zur Messung von Stoffwechselleistung und Wachstum (Prozessmonitoring)

3. Umweltschutz durch Mikroorganismen in „Engineered Ecosystems“

  • Ecosystems geprägt durch Mischkulturen (Selektionsfaktoren, Besonderheiten MK)
  • Vergleich durchströmter See, Belebungsbecken: Gemeinsamkeiten, Unterschiede…
  • Was läuft falsch bei Blähschlammbildung ? Wie kann man umsteuern ?
  • Separierung/Integration von Teilprozessen: Beispiel N/P-Elimination, inkl. Anammox
  • Kann Bioaugmentation/Biostimulation was bringen : untersucht am Beispiel CKW-Abbau im Grundwasser, Rolle von Bioverfügbarkeit
  • Grundwassersanierung durch Selbstreinigungsprozesse (NA): kontrolliertes Nichts-Tun ?

4. Umweltschutz durch Mikroorganismen in nachhaltigen Produktionsverfahren

  • Anaerobe Produktion von Biogas mit Mischkulturen: Vergleich mit natürlichen Systemen, Faulturm, industrieller Abwasserreinigung
  • welche Stellfaktoren jeweils anders ?
  • Produktion von Wasserstoff: Einsatz von Reinkulturen, Kombi-Kulturen
  • Anaerobe Produktion von Ethanol: Reinkulturen, optimiert durch GEMs (einstufig)
  • Produktion von Biokunststoff (Milchsäure, PHB …): Spezialisten, Umsteuerung..Systembiologie, synthetische Biologie, Metabolic Engineering als Perspektiven ?

5. Gesamtbewertung der mikrobiellen Biomasse-Nutzung zur Umweltentlastung

  • Vergleich der Herstellung von Ethanol und Biogas aus Mais, Reststoffen
  • Maximales theoretisches Biomassepotential (z.B. max. Photosynthese-Effizienz) vs. reales Biomassepotential in Deutschland
  • Vergleich mit bisherigem Einsatz und Bedarf an fossilen Ressourcen
  • Vergleich Biomassenutzung als Energieträger oder zur Stoffproduktion
    Nachhaltigkeitsbewertung (ökologisch, sozial)

C. Empfohlene Literatur:

  • Primär aktuelle Artikel aus Fachzeitschriften zum jeweiligen Thema
  • Janke, Umweltbiotechnik (2008)
  • Madigan et al. (2009): Biology of Microorganisms
  • Maier, Pepper, Gerba (2008): Environmental Microbiology
  • Antranikian, G. (2005), Angewandte Mikrobiologie

D. Prüfungsleistung:

  • Literaturbericht zu einem Schwerpunktthema
  • Erledigung der seminarbegleitenden Hausaufgaben ggf. inkl. Handouts, ppt in Aulis etc (20%)

E. Kommunikationsplattform :

Aulis : https://www.aulis.hs-bremen.de/