Aufbauend auf den Grundlagen des mikrobiellen Stoffwechsels werden biotechnologische Anwendungen vorgestellt. Die Vorlesung umfasst den Einsatz umweltbiotechnischer Verfahren in der Abwasserreinigung und Klärschlammbehandlung, der Grundwasser- und Bodensanierung sowie dem vorsorgenden Ressourcenschutz und der Trinkwasser-Aufbereitung. Es werden jeweils die biologischen Prozesse und limitierenden Randbedingungen diskutiert. Die Parameter zur Prozess-Optimierung und –Steuerung werden anhand von Praxisbeispielen vorgestellt.

Skript-Folien: Kap. 1, Kap. 2, Kap. 3, Kap. 4, Kap. 5, Kap. 6, Kap. 7, Kap. 8, Kap. 9, Kap. 10

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Inhalte:

• Einführung Umweltbiotechnologie:
  Anwendungsgebiete, Empfehlungen Literatur, Mikroorganismen in der Umwelt, Stoffwechselwege, Nährstoffe, Spurenelemente, Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit
• Mikrobiologischer Stoffumsatz:
  Substrate, Elektronenakzeptoren, Co-Metabolismus, Thermodynamik, Biomasse-Bildung, Bioverfügbarkeit, Toxizität, Wachstumskinetik
• Biologische Abwasserreinigung:
  Elimination von organischem Kohlenstoff, Nitrifikation,Denitrifikation, Bio-P-Elimination; Summenparameter der Abwasserreinigung; Belebtschlammverfahren (Anaerob/Aerob), Tropfkörper, Scheibentauchkörper, Klärteiche, Membranbioreaktoren
• Biologische Klärschlammbehandlung:
  Aerobe/Anaerobe Stabilisierung, Methanbildung- und –verwertung; Kinetik, Thermodynamik und Biozönose; Klärschlamm-Desintegration; Sekundär-Rohstoffe
• Mikrobieller Abbau von Xenobiotika:
  Teerölschadstoffe: polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), mono-aromatische Kohlenwasserstoffe (BTEX), heterozyklische Verbindungen;
  Chlorierte Schadstoffe: Chlorethene, Chlorphenole; Verhalten weiterer synthetischer Stoffe (z.B. Arzneimittel, Tenside)
• Biologische Grundwasser- und Bodensanierung:
  Mikrobiologie und Geohydrochemie an kontaminierten Standorten;
  Natürliche Abbauprozesse (Natural Attenuation);
  Stimulierter Abbau: Mietenverfahren, in-situ-Verfahren, Bioreaktoren, Bioaugmentation
• Grundwasser-Anreicherung und –Schutz:
  Randbedingungen in der ungesättigten Bodenzone: Mikrobielle Besiedelung, Sorption, Wasser- und Schadstoff-Transport; Abwasserwiederverwendung;
  Elimination Schadstoffe und hygienisch relevante Organismen
• Pflanzenschutzmittel:
  Zulassungskriterien, Abbaubarkeit, Anwendung
• Trinkwasser-Aufbereitung:
  Uferfiltration; Enteisenung/Entmanganung; Nitrat-Elimination
• Kontrolle und Steuerung biotechnischer Verfahren:
  Nachweis der Mikroorganismen: Kulturverfahren, Polymerase-Chain-Reaction (PCR) und weitere molekularbiologische Methoden; Ökotoxizität; Genotoxizität; Isotopenfraktionierung

Hinweise zum Skripten-Druck am Steinbuch Centre for Computing (SCC) [pdf]!