Prozessmikrobiologie in landwirtschaftlichen Biogasanlagen Ermittlung der mikrobiellen Diversität in Biogasanlagen sowie von hauptsächlichen verfahrenstechnischen Einflussfaktoren auf die Mikroflora (BIOGAS-BIOCOENOSIS)

In Biogasanlagen bewirkt eine komplexe und dynamische mikrobielle Lebensgemeinschaft den Aufschluss und Abbau der organischen Biomasse zu methanhaltigem Biogas. Der Großteil der beteiligten Mikroorganismen ist bislang jedoch noch unbekannt, ebenso ihr Einfluss auf die Reaktoreffizienz. Parallel zu dem bereits durch die FNR geförderten Forschungsvorhabens BiogasEnzyme (FKZ 22027707) soll ein begleitendes Monitoring der Prozessmikrobiologie in ausgewählten landwirtschaftlichen Biogasanlagen stattfinden. Da die meisten der Biogas-Mikroben mittels konventioneller mikrobiologischer Verfahren nicht zu kultivieren sind, sollen vorrangig molekulargenetische Ansätze zur kulturunabhängigen Erfassung der mikrobiellen Diversität auf Basis der Sequenzierung ausgewählter mikrobieller Gene (16S rRNA Gen, mcrA Gen) angewandt werden. Mittels modernster Hochdurchsatz-Technologien wie der 454-Pyrosequenzierung soll ein umfangreicher Datenbestand erarbeitet werden, welche eine Analyse der Auswirkung verschiedener Betriebsweisen von Biogasanlagen auf die Prozessmikrobiologie erlauben. Weiterhin sollen ebenfalls Zusammenhänge zwischen Prozessmikrobiologie sowie Reaktorleistung ermittelt werden. Es wird erwartet, dass sich aus dem Datenmaterial Aussagen über besonders prozessrelevante Arten oder Organismengruppen ableiten lassen, welche als Grundlage für eine weitere biotechnologische Optimierung der Biogasfermentation genutzt werden können.

Process microbiology in agricultural biogas plants Determination of microbial diversity in biogas plants and the main process engineering factors influencing the microflora (BIOGAS-BIOCOENOSIS)

In biogas plants, a complex and dynamic microbial community causes the digestion and degradation of organic biomass to methane-containing biogas. However, the majority of the microorganisms involved are still unknown, as is their influence on reactor efficiency. Parallel to the research project BiogasEnzyme (FKZ 22027707), which is already funded by the FNR, an accompanying monitoring of the process microbiology in selected agricultural biogas plants is to take place. Since most of the biogas microbes cannot be cultivated using conventional microbiological methods, molecular genetic approaches for the culture-independent recording of microbial diversity based on the sequencing of selected microbial genes (16S rRNA gene, mcrA gene) will be used as a priority. Using the latest high-throughput technologies such as 454 pyrosequencing, a comprehensive database will be compiled which will allow an analysis of the impact of different operating modes of biogas plants on process microbiology. Furthermore, correlations between process microbiology and reactor performance will also be determined. It is expected that the data material will make it possible to derive statements about particularly process-relevant species or groups of organisms, which can be used as a basis for further biotechnological optimization of biogas fermentation.