Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Dynamik des Intermediat-Stoffwechsels in Biogasprozessen (MODISTO); Teilvorhaben 4: Thermodynamisch korrektes Modell der anaeroben Umsetzung

Anschrift
Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main - Goethe-Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (G-CSC)
60325 Frankfurt am Main
Kettenhofweg 139
Kontakt
Prof. Dr. Gabriel Wittum
Tel: +49 69 798-25259
E-Mail: wittum@gcsc.uni-frankfurt.de
FKZ
22021915
Anfang
01.08.2016
Ende
31.07.2020
Aufgabenbeschreibung
Das Projekt hat eine auf experimentell ermittelten Basisdaten beruhende Optimierung der Methanausbeute aus Maissilage, dem in Deutschland wichtigsten Biogassubstrat, und der Steuerung des Biogasprozesses zum Ziel. Hierfür sind wesentliche Erkenntnisse und Entwicklungen erforderlich. Im vorliegenden Teilprojekt des Verbundvorhabens sollen folgende Punkte erarbeitet werden: 1. Aufstellen des Energiefunktionals auf molekularer Ebene. Dies wird ausgehen von der Gibbs’schen freien Energie, 2. Hochskalieren des in 1. erarbeiteten Energiefunktionals mit Hilfe von Methoden der Homogenisierung. Dies führt zu einem Modell auf der gröberen Skala und zu Übergangsoperatoren zwischen den Skalen, sowie 3. Umsetzen des Mehrskalenmodells im Rahmen des Simulationssystems UG4-BioSim. Insgesamt kommt es durch die Ergebnisse aus dem Projekt zu einer quantitativen Kenntnis der biochemisch/metabolischen Umsetzungen und der mikrobiellen Akteure für den optimalen Abbau pflanzlicher Biomasse zu Biogas. Es wird möglich, die Prozessstabilität auf biochemischer und mikro- bzw. molekularbiologischer Ebene zu beurteilen. Damit wird ein funktionell orientiertes Monitoring für eine prognostische Prozesssteuerung geschaffen. Im Projekt wird das Arbeitspaket (AP) 9 "Mathematisches Interaktionsmodell" bearbeitet. Das G-CSC ist außerdem an der Bearbeitung der folgenden Arbeitspakete beteiligt: AP 5 "Sequenzierung von Metagenomen, -transkriptomen, Schlüsselenzymgenen und –transkripten", AP 7 "Isolation neuer Leitorganismen und Charakterisierung des Stoffwechsels", AP 8 "Genomsequenzierung wichtiger Isolate", und AP 10 "Nachweismethoden/Sensorik"

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