Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Intensivierung des anaeroben Biomasseabbaus zur Methanproduktion aus NawaRo. Teilvorhaben 3: Optimierte hydrolytische Bakterien-Kulturen für den Faserabbau in LCB-reichen NawaRo

Anschrift
Technische Universität München - Wissenschaftszentrum Weihenstephan - Forschungsdepartment Biowissenschaftliche Grundlagen - Lehrstuhl für Mikrobiologie - FG Mikrobielle Biotechnologie
Emil-Ramann-Str. 4
85354 Freising
Kontakt
Dr. Wolfgang H. Schwarz
Tel: +49 8161-71-5445
E-Mail: wschwarz@wzw.tum.de
FKZ
22011705
Anfang
01.10.2006
Ende
30.09.2009
Ergebnisdarstellung
Das Projekt ist ein Teilvorhaben innerhalb des Verbundvorhabens, das von LfL-ILT koordiniert wird. Der am Lehrstuhl für Mikrobiologie der TUM bearbeitete Teil betrifft die mikrobiologische Hydrolyse der Biomasse-Fasern in NaWaRo-Biogasanlagen in Kooperation mit den anderen Teilvorhaben. Mit den thermophilen hydrolytischen Spezies Clostridium thermocellum und C. stercorarium sollten die im Projekt verwendeten Substrate beimpft werden. Die hydrolytische Aktivität und die gebildeten Fermentationsprodukte (Fettsäuren, Alkohole und Gase) waren zu bestimmen. Optimale Bedingungen für die Hydrolyse waren auszuarbeiten (pH, Temperatur). Eine Methode für das Monitoring der hydrolytischen Bakterien sollte ausgearbeitet und an Fermenterproben angewendet werden. Die Kulturen waren zur Animpfung von Fermentern bereitzustellen, um die Hydrolyse unter Praxisbedingungen zu testen. Daraufhin sollten thermophile und mesophile hydrolytische Kulturen mit herausragender Aktivität an Mais- und Grassilage angereichert werden, die dann zu untersuchen und an Fermentern anzuwenden waren. Eine Animpfmethode war dafür auszuarbeiten. Die optimalen Bedingungen für die Hydrolyse dieser Kulturen waren beispielhaft zu evaluieren. Daraufhin sollte die Zusammensetzung dieser Kulturen mit molekularbiologischen Methoden ermittelt werden, um die Hauptvertreter der hydrolytischen Bakterien zu identifizieren. Mehrere voneinander unabhängige methodische Ansätzen waren anzuwenden: 16S rDNA-Klonierung und Sequenzierung; Isolierung von bakteriellen Reinkulturen; und Isolierung und Bestimmung der hydrolytischen Schlüssel-Enzyme durch Proteomik-Methoden. Die für die hydrolytische Aktivität in Biogasfermentern hauptverantwortlichen Bakterien waren mit molekularbiologischen und mikrobiologischen Methoden zu identifizieren und deren optimale Wachstums- und Aktivitätsbedingungen.
Aufgabenbeschreibung
Hydrolytische Bakterien-Mischkulturen für die mesophile bzw. thermophile Hydrolyse werden selektiert und optimiert. Ziel ist eine verstärkte Hydrolyse der Polysaccharide und die Vergärung zu verwertbaren Stoffwechselprodukten. Die für die Hydrolyse verantwortlichen Bakterien und Enzymsysteme werden charakterisiert. Ein Monitoring-System wird mit den Partnern ausgearbeitet, um die hydrolytischen Bakterien und deren Potentiale zu quantifizieren. Die Kulturen werden als Inokula für Upskaling-Versuche getestet. Bakterienkonsortien werden mesophil und thermophil mit geeigneten Substraten angereichert. Die Effizienz der Hydrolyse aktiver Kulturen wird gemessen. Optimale Bedingungen für das Wachstum und den Polysaccharidabbau, die Quantität und Identität der Hauptvertreter, die Fermentationsprodukte, sowie die enzymatischen Aktivitäten werden bestimmt. Geeignete Kulturen werden adaptiert, getestet und als Inokulum angezogen. Es wird gemeinsam ein molekularbiologisches Screening ausgearbeitet, das die Stabilität und den Verbleib der Bakterien sowie einiger Leitgene misst. Proteomikanwendung für das Isolieren einzelner Gene Voraussichtlich keine: evtl. Verwertung zusammen mit den Partnern

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