Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Prozessmikrobiologie in landwirtschaftlichen Biogasanlagen - Ermittlung der mikrobiellen Diversität sowie von hauptsächlichen verfahrenstechnischen Einflussfaktoren auf die Mikroflora (BIOGAS-BIOCOENOSIS); Teilvorhaben 1

Anschrift
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB) - Abt. Bioverfahrenstechnik
14469 Potsdam
Max-Eyth-Allee 100
Kontakt
Dr. Michael Klocke
Tel: +49 331 5699-113
E-Mail: mklocke@atb-potsdam.de
FKZ
22010711
Anfang
01.11.2011
Ende
31.10.2013
Aufgabenbeschreibung
In Biogasanlagen bewirkt eine komplexe und dynamische mikrobielle Lebensgemeinschaft den Aufschluss und Abbau der organischen Biomasse zu methanhaltigem Biogas. Der Großteil der beteiligten Mikroorganismen ist bislang jedoch noch unbekannt, ebenso ihr Einfluss auf die Reaktoreffizienz. Parallel zu dem bereits durch die FNR geförderten Forschungsvorhabens BiogasEnzyme (FKZ 22027707) soll ein begleitendes Monitoring der Prozessmikrobiologie in ausgewählten landwirtschaftlichen Biogasanlagen stattfinden. Da die meisten der "Biogas-Mikroben" mittels konventioneller mikrobiologischer Verfahren nicht zu kultivieren sind, sollen vorrangig molekulargenetische Ansätze zur kulturunabhängigen Erfassung der mikrobiellen Diversität auf Basis der Sequenzierung ausgewählter mikrobieller Gene (16S rRNA Gen, mcrA Gen) angewandt werden. Mittels modernster Hochdurchsatz-Technologien wie der 454-Pyrosequenzierung soll ein umfangreicher Datenbestand erarbeitet werden, welche eine Analyse der Auswirkung verschiedener Betriebsweisen von Biogasanlagen auf die Prozessmikrobiologie erlauben. Weiterhin sollen ebenfalls Zusammenhänge zwischen Prozessmikrobiologie sowie Reaktorleistung ermittelt werden. Es wird erwartet, dass sich aus dem Datenmaterial Aussagen über besonders prozessrelevante Arten oder Organismengruppen ableiten lassen, welche als Grundlage für eine weitere biotechnologische Optimierung der Biogasfermentation genutzt werden können.
Ergebnisdarstellung
Mehrere genetische Marker konnten in Korrelation zu bestimmten Prozesszuständen gesetzt werden. Beispiele dafür sind TRF-86bp, welcher positiv mit dem Protein- bzw. Stickstoffgehalt korreliert ist, TRF-166bp, der verstärkt während einer Schwimmdeckenbildung auftrat, sowie TRF-84bp und TRF-149bp, die das TRFLP-Profil während einer Fehlversäuerung in Folge des Einbringens einer schlecht silierten Charge Maissilage dominierten. Mittels DNA-Sequenzanalyse und in silico Sequenz- bzw. Fragment-Vergleichen konnte eine erste phylogenetische Einordnung für die Mehrheit der genetischen Marker erreicht werden. Die erzielten Ergebnisse bilden eine wesentliche Grundlage zur Identifizierung wesentlicher prozess-beeinflussender Mikroorganismen und zur Ableitung von Biomarkern für die mikrobiologische Prozess-überwachung.

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