"Biostimulation" und die Ursachen von Schaumentwicklung

Mittel in Höhe von insgesamt 3,4 Mio. DM erhält der TUM-Lehrstuhl für Wassergüte- und Abfallwirtschaft (Ordinarius Prof. Peter Wilderer) von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, der Europäischen Union und vom Freistaat Bayern für sieben neue Forschungsprojekte.

In dem Projekt „Granula“ werden Bakterien mit speziellen strukturbildenden oder metabolischen Fähigkeiten in Bioaggregaten angereichert und dann in Reaktoren zur biologischen Abwasserreinigung eingemischt. Durch Übertragung der neuen Fähigkeiten in die autochtone Lebensgemeinschaft (Bioaugmentation) soll die Einarbeitung des biologischen Systems und dessen Anpassung an geänderte Prozessbedingungen beschleunigt werden. Bedeutungsvoll ist ein solcher steuernder Eingriff dann, wenn die benötigten Bakterienarten sich nur sehr langsam vermehren, beim Anfahren einer Belebungs- oder Biofilmanlage oder bei der Regeneration von Anlagen nach einem Unfall.

Ziel des Projektes „Horizontaler Gentransfer“ ist es, die bisher gewonnenen Erkenntnisse über den Austausch von genetischen Informationen in mikrobiellen Lebensgemeinschaften auszuweiten. Ein Lasermikroskop-gestütztes Verfahren zur automatisierten Auswertung großer Bilddatenmengen erforscht dabei die beeinflussenden Faktoren auf Einzelzellebene. Zu diesem Zweck sollen Plasmide genetisch mit fluoreszierenden Proteinen markiert werden, um die mikroskopische Detektion des Gentransfers auf der Einzelzellebene zu ermöglichen. Es sollen zudem zeit- und raumaufgelöste Studien durchgeführt werden, um den Einfluss von selektivem Druck durch Xenobiotica auf die Häufigkeit des Gentransfers und die Stabilität der veränderten Zellen zu untersuchen. Die gewonnenen Erkenntnisse geben Aufschluss darüber, wie metabolische Fähigkeiten optimal in Reaktoren etabliert werden können.

Die Projekt „Schaum“ wird in Kooperation mit der Universität für Chemische Technologie in Prag sowie mit dem Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft durchgeführt und dient der Aufklärung physikalisch-chemischer und biogener Ursachen der Schaumbildung sowie der Schaumakkumulation. Durch Einsatz molekularbiologischer Methoden, der confocalen Laser-Scanning-Mikroskopie und numerischer Bildverarbeitungsmethoden sollen die für die Entwicklung von Schäumen maßgebenden Prozesse erforscht und Vermeidungsstrategien entwickelt werden.

Die Zielsetzung des gemeinsam mit dem Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft durchgeführten Projektes „Extrazelluläre polymere Substanzen“ ist es, in abwasserbürtigen Bakterienbiozönosen, die aus nährstofflimitierten Kläranlagen stammen, neben der Verteilung und Charakterisierung der dort vorkommenden Bakterien auch die extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) näher zu charakterisieren. Ein besserer Einblick in die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften sowie in die Verfügbarkeit verschiedener Substrate lässt erwarten, dass dem Praktiker auf der Kläranlage bei durch Niedriglast bedingten Schwierigkeiten gezielte Hilfestellung gegeben werden kann.

Das Projekt „Biobarrier“ ist Teil eines internationalen Verbundprojektes. Die an der TUM durchzuführende Studie beschäftigt sich mit der Sanierung von Grundwässern, die durch komplexe Mischungen aus verschiedenen Schadstoffen verunreinigt sind. Es wird angestrebt, eine partiell durchlässige Multifunktionsbarriere zu entwickeln, die unterschiedliche Aspekte der Multibarriere-Technologie kombiniert. Der Abbau, der sowohl auf den physikalisch-chemischen Prozessen wie auch auf biologischen Aktivitäten (in Biofilmen auf Aufwuchsmaterialien) basiert, wird kombiniert, um kontaminiertes Grundwasser zu behandeln.

Mit dem Projekt „Biostimulation“, das ebenfalls in einem internationalen Verbundprojekt eingebettet ist, soll die Reinigung von mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen verunreinigten Böden erzielt werden. Die Methode soll gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich schneller und zielgerichteter sein. Mit molekularbiologischen Methoden sollen Informationen über die Zusammenhänge zwischen Prozessbedingungen und der Verbreitung von Bakterienarten gewonnen werden. Es interessieren dabei vor allem Arten, die über spezielle Abbaufähigkeiten verfügen.

In Zusammenarbeit mit dem Landesamt für Landtechnik wird schließlich das Projekt „Rosenheim“ durchgeführt. Zu klären ist die Frage, ob Gülle anaerob so weit aufbereitet werden kann, dass sie gefahrlos landwirtschaftlich genutzt werden kann. Neben verfahrenstechnischen Entwicklungsarbeiten zur Anaerobtechnik werden auf Basis molekularbiologischer Methoden Untersuchungen zur Aufklärung des Verbleibs pathogener Mikroorganismen in den Anaerobreaktoren sowie im Boden durchgeführt werden.