Raman-basierte Methoden zur Biofilm-Charakterisierung für eine effiziente Abwasserreinigung mittels Mikrobieller Brennstoffzellen

20789 N

Forschungsstelle 1: Technische Universität München
Wissenschaftszentrum Weihenstephan WZW
Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und
Molekulare Sensorik
Lise-Meitner-Straße 34
85354 Freising 
Projektleiter 1: Dr.-Ing. Karl Glas 
Forschungsstelle 2:

Technische Universität München
Lehrstuhl für Analytische Chemie
und Wasserchemie
Marchioninistraße 17
81377 München

Projektleiter 2: Dr. Natalia Ivleva 
Laufzeit: 01.11.2019  - 30.04.2022

Das Projektziel ist die Charakterisierung von Biofilmen mit Raman-basierter Analytik. Diese Biofilme sind für einen effektiven, langfristigen und stabilen Betrieb bei der Abwasserreinigung in mikrobiellen Brennstoffzellen (MBZ) von großer Bedeutung. Die Konzeption eines neuen Zellen- und Anodendesigns, einschließlich der Integration eines Biofoulingsensors direkt an der Membran, schafft die Basis für die Entwicklung und Kontrolle verschiedener Biofilme. Durch die begleitende und anwendungsorientierte Raman-mikrospektroskopische und Kryo-REM-Analyse der Biofilme in Kombination mit anderen Techniken (z.B. MALDI-TOF-Biotyping) bzw. dem Einsatz von Microsensoren (pH, DO, CO2) können umfassende Informationen über die Biofilmstruktur, -funktion und -zusammensetzung gewonnen werden. So lässt sich die Leistungsfähigkeit sowohl im Labor als auch im halbtechnischen Maßstab unter Realbedingungen praxisnah überprüfen. Die Entwicklung eines langfristig stabilen und effizienten Biofilms wird den CSB-Abbau und die Leistungsdichte in MBZs deutlich steigern und so die Konkurrenzfähigkeit erhöhen. Der Einsatz des Biofoulingsensors an der Membran wird die Betriebsdauer der MBZ aufgrund gezielter Reinigungszyklen verlängern. Die Übertragbarkeit der POF-Sensortechnik und der gezielten Biofilmentwicklung/-analytik auf anderen Systemen ermöglicht einen zeitnahen industriellen Einsatz. Durch dieses Projekt wird ein alternatives, innovatives und ökonomisches Verfahren zur Abwasserreinigung geschaffen. Insbesondere für KMUs mit geringen Abwassermengen ist das System aufgrund der Vorteile bei der Reaktorauslegung interessant und kann zukünftig eine energieautarke Alternative zur Abwasserreinigung darstellen. Zudem ist die Anwendung der MBZ auch bei einzelnen Stoffströmen in produzierenden Betrieben in Erwägung zu ziehen.

zurück

BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 20789 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Projekt als PDF ausgeben.
Jetzt Mitglied werden