Biogas Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Bio-LAPS - Optimierung des Betriebs eines Biogasfermenters mit Hilfe eines Feldeffekt-Biosensors auf Basis eines lichtadressierbaren potentiometrischen Sensors (LAPS)

Anschrift
Fachhochschule Aachen - Campus Jülich - Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften und Technik - Institut für Nano- und Biotechnologien
Heinrich-Mußmann-Str. 1
52428 Jülich
Kontakt
Prof. Dr. Michael J. Schöning
Tel: +49 241-600953215
E-Mail: schoening@fh-aachen.de
FKZ
22026407
Anfang
01.09.2008
Ende
31.01.2012
Ergebnisdarstellung
Im ersten Arbeitspacket wurde erfolgreich ein Aufbau für lichtadressierbare potentiometrische Sensoren (LAPS) mit temperierbarer, anaerober Durchflussmesszelle entwickelt sowie mehrere LAPS-Chips hergestellt. Auf den LAPS-Chips wurden, mit Hilfe von in Fotolack definierten Wannen, Mikroorganismen (Escherichia coli und Methanosaeta concilii) in Polyacrylamidgel in Form einer Differenzsensoranordnung immobilisiert. Mit dieser Biosensoranordnung wurde die metabolische Aktivität der immobilisierten Organismen nachgewiesen. Auch ist es damit möglich, die Nährstoffkonzentration in dem zu analysierenden Medium zu beurteilen. Im zweiten Arbeitspacket erfolgte der Aufbau von sechs identischen Laborfermentern inklusive Steuer- und Regelungssoftware. Nach erfolgreichem Test der Anlage wurde der Einfluss der intermediären organischen Säuren auf dem Prozess getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die Säuren einen direkten Einfluss auf die Gasqualität und Gasquantität mit sich zieht. Im dritten Arbeitspackte wurde die mikrobielle Diversität einer Güllebasierten Biogasanlage untersucht. Dabei zeigten die Bakterien eine große Diversität auf. Die Vielfalt der Archaeen war hingegen gering. Aufgrund dieser Ergebnisse erfolgte das Design von spezifischen Sonden, um die dominanten Organismen mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung im Habitat nachzuweisen. Erweitert wurde das Projekt durch den quantifizierenden Nachweis über Real-Time-PCR. Dabei konnten Schwankungen der Populationen über einen kontinuierlichen Prozesszeitraum von 1,5 Jahren nachgewiesen werden. Zudem wurden die dominanten Organismen der Laboranlage auch in Großanlagen nachgewiesen.
Aufgabenbeschreibung
Das Institut für Nano- und Biotechnologien der Fachhochschule Aachen (Labor für Chemo- und Biosensorik; Labor für Pflanzenbiotechnologie) will im Rahmen des geplanten interdisziplinären Vorhabens einen optimierten Betrieb von Biogasfermentern mit Hilfe eines neuartigen Feldeffekt-Biosensors auf Basis eines lichtadressierbaren potentiometrischen Sensors ("Bio-LAPS") entwicklen. Dies beinhaltet die Entwicklung eines Feldeffekt-Biosensors zur Überwachung der Vitalität von Bakterien anhand derer metabolischen Aktivität, die Entwicklung eines Anaerob-Parallelfermentersystems sowie die Herstellung artenspezifischer DNA-Sonden zur Bakterienidentifikation auf Basis der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung. Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben ist grundlagenorientiert. Der Arbeitsplan unterteilt sich in 3 Arbeitspakte. Diese werden im Antrag detailliert beschrieben. Während des Projektzeitraums und darüber hinaus sollen die erzielten Ergebnisse durch entsprechende Veröffentlichungen publiziert werden. Bei einer erfolgreichen Entwicklung der im Vorhaben vorgeschlagenen bioanalytischen Kontrollmethoden soll im nächsten Schritt ein up-scaling durchgeführt werden.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
 
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