Projekte
Mikro- und Molekularbiologie

Mikroorganismen sind entscheidend an landwirtschaftlichen Stoffkreisläufen beteiligt. Hierzu zählt auch der Biogasprozess. Mit mikro- und molekular-biologischen Methoden wird untersucht, welche Mikroorganismen für den Prozess wichtig sind und wie Krankheitserreger im Prozess abgetötet werden.

Effizienzsteigerung der Biogasproduktion aus lignocellulosereichen Reststoffen durch den Zusatz von aeroben und anaeroben Pilzen – "LCR-Pilze"

LCR-Pilze Ablaufschema im Biogasprozess

Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), die Technische Universität München (TUM) und INNOVAS BMK GmbH kooperieren im Projekt "LCR-Pilze", um die Biogasproduktion aus landwirtschaftlichen faserreichen Reststoffen zu steigern. Hierbei werden die faserspaltenden Fähigkeiten anaerober und aerober Pilze gezielt eingesetzt.  Mehr

Mikrobiologische Prozessoptimierung in der Biogastechnologie

bunte Bakterien

Die im Biogasprozess sehr effizient kooperierenden Bakterien und Archaeen werden zu unterschiedlichen Zuständen untersucht. Die entwickelten molekularbiologischen Frühwarnsysteme zeigen eine Prozessstörung schneller an als konventionelle Parameter.  Mehr

Gesteigerte Methanproduktivität während der anaeroben Vergärung durch Zugabe von CO2

Versuchsstand mit Reaktoren zur CO2-Methanisierung und Gasanalytik

Voruntersuchungen zufolge kann der Methanertrag durch Einblasung von CO2 in den Biogasprozess verbessert werden. Da die verantwortlichen Mechanismen noch unklar sind und auf verschiedenen Ebenen liegen können, sollen sie in einem interdisziplinären Ansatz geklärt werden. Die LfL untersucht in diesem Verbundvorhaben den Einfluss des CO2-Zusatzes auf die Mikroorganismen im Biogasprozess.  Mehr

Dynamik des Intermediat-Stoffwechsels in Biogasprozessen

Vereinfachtes Schema der anaeroben Vergärung mit Abbau der organischen Substanz über Hydrolyse/Acidogenese, Sekundärfermentation (Intermediärmetabolismus) und Methanogenese zu Biogas

Ein effizientes metabolisches Zusammenspiel einer Vielzahl von Mikroorganismen ist die Grundlage für eine hohe Methanausbeute und den stabilen Betrieb einer Biogasanlage. Ziel des Verbundvorhabens ist es, die mikrobiellen Leistungsträger und ihre Umsetzungsprozesse mit Einsatz isotopenmarkierten Substrats zu identifizieren und zu quantifizieren. Aus den Ergebnissen der Teilprojekte wird ein thermodynamisches Modell des Biogasprozesses erstellt.  Mehr

Biogas-Marker

Einphasige Laborfermenter mit einem Arbeitsvolumen von 30 Litern

Die Vergärung von Grassilage stellt besondere Ansprüche an die Stressresistenz der großteils noch unbekannten Mikroorganismen im Biogasprozess. Mit der Identifizierung von Biogasindikatoren sollen molekularbiologische Assays zur Früherkennung von Prozessstörungen entwickelt werden.  Mehr

Körnermaisstroh als Biogassubstrat – Silierverhalten, Arbeitswirtschaft und Vergärbarkeit in der Biogasanlage

Weizenstroh

Der Einsatz von Körnermaisstroh in der Biogasproduktion hat ein hohes Potential. Noch offene Fragen zum Siliererfolg, zu den arbeitswirtschaftlichen Aspekten in der Praxis und zum Verhalten in der Biogasanlage werden in diesem Verbundprojekt geklärt.  Mehr

Amarant als spurenelementreiches Biogassubstrat: Dauererhebung in Durchflussfermentern

Gelber und roter Amarant

Amarant ist eine an Spurenelementen relativ reiche Kultur- und Energiepflanze mit einem prächtigen Erscheinungsbild. Bei ihrem verstärkten Einsatz für die Biogasproduktion könnte nicht nur der Zusatz teilweise giftiger Prozesshilfsmittel verringert und gleichzeitig die Prozessstabilität verbessert werden, bei einem partiellen Ersatz des Maisanbaus durch Amarant würde auch das Landschaftsbild bereichert.  Mehr

Gärbiologische Auswirkungen eines vermehrten Einsatzes von Zuckerrüben in Biogasanlagen

Erntefahrzeug mit Zuckerruebenhalde

Zuckerrüben werden als Alternative zu den gängigen Energiepflanzen vermehrt in Biogasanlagen eingesetzt. Hohe Gehalte an leicht umsetzbaren Zuckern und der geringe Gehalt der schwer abbaubarer Lignocellulose ermöglichen eine schnelle Vergärung und damit für den Betreiber eine flexiblere Steuerung der Biogasproduktion. Die Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben auf die Biogas bildende Mikroorganismengesellschaft und damit auf die Prozessstabilität sind bislang kaum untersucht. Dies soll mit mikro- und molekularbiologischen Methoden geprüft werden.  Mehr

Erschließung des verborgenen Potentials anaerober Pilze (Neocallimastigomycota)

Anaerobe Pilze unter dem Mikroskop im flüssigen Kulturmedium Weizenstroh

Anaerobe Pilze können mit ihrem ausgeprägten Enzympotential lignocellulosereiche Pflanzenfasern aufschließen. Um sie gezielt für biotechnologische Prozesse einsetzen zu können, werden ihre ökophysiologischen Vorlieben im Verbundvorhaben "HiPoAF" genauer untersucht.  Mehr

Einsatz von Pilzen in Biogasanlagen (SRM-/Audi-Umweltpreis)

Isolierung Pilzstamm Ausstrichplatte

Diana Young Fernandez Grandizo wurde für ihre Masterarbeit im englischsprachigen Studiengang „Sustainable Resource Management“ der Technischen Universität München (TUM) mit dem SRM-Award 2017 ausgezeichnet. Ihren Arbeitsplatz hat Frau Young an der LfL in der Abteilung Qualitätssicherung und Untersuchungswesen (AQU), wo wesentliche Laborarbeiten durchgeführt wurden. Der Preis für hervorragende Abschlussarbeiten auf dem Gebiet des nachhaltigen Ressourcenmanagements wird seit 2011 von der Audi Stiftung für Umwelt GmbH verliehen und ist mit 1.500 Euro dotiert.   Mehr

Verbesserung der Effizienz von Biogasanlagen durch anaerobe Pansenpilze

Fluoreszenzen

Anaerobe Pilze aus dem Pansen von Wiederkäuern, sind darauf spezialisiert, Pflanzenteile zu zersetzen. Es wird untersucht, ob die energetische und wirtschaftliche Effizienz der Biogasproduktion durch ihren Einsatz verbessert werden kann.  Mehr

Möglichkeiten zur Minderung von Ammoniakemissionen durch mikrobielle Güllebehandlung und Gülleadditive – EmiAdditiv I

Ansicht einer offenen Güllegrube

Am Markt gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Güllezusätze, denen positive Wirkungen, häufig auch eine Minderung von Ammoniakemissionen zugesprochen werden. Bisher gibt es jedoch keine standardisierte Methode zur Ammoniakmessung bei der Zugabe von Güllezusätzen. Dies ist eines der Ziele im Projekt EmiAdditiv.  Mehr

Möglichkeiten zur Minderung von Ammoniakemissionen durch Gülleadditive – Einflussfaktoren auf den Wirkmechanismus – EmiAdditiv II

Weiche, wachsartig glänzende und durchscheinende mineralähnliche Substanz.

Im Vorgängerprojekt wurde eine standardisierte Methode zur Messung der Ammoniak­freisetzung bei der Zugabe von Güllezusätzen entwickelt. Doch herauszufinden, welche dieser Güllezusätze empfehlenswert für die praktizierenden Landwirte sind, ist das Ziel des Projekts EmiAdditiv ll.
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Bedarfsgerechte Energiebereitstellung durch mikrobiologische Methanisierung

Zwei zylinderförmige Behälter zur mikrobiellen Umsetzung

Mit dem zunehmenden Einsatz von volatilen und regenerativen Energien (Photovoltaik, Windkraft) kommt es zeitweise saisonal zur Überschussproduktion. Diese Erzeugungsspitzen können kaum genutzt werden, da physikalische und chemische Stromspeicher- und Umsetzungstechnologien nur wenig effizient oder kaum entwickelt sind.
Elektrolytisch erzeugter Wasserstoff kann hingegen mit externem Kohlenstoffdioxid direkt mikrobiologisch, höchst effizient, zu Methan umgesetzt und mit wesentlich geringerem Reinigungsaufwand ins Gasnetz eingespeist und gespeichert werden.   Mehr

Optimierung der mikrobiologischen Methanisierung

Zwei zylinderförmig geschlossene Behälter zur mikrobiellen Umsetzung von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Methan und Wasser

Der Anteil an fluktuierenden erneuerbaren Energien aus Sonne und Wind an der Energieversorgung steigt in Deutschland. Um das Netz zu stabilisieren und Erzeugungsüberschüsse nutzen zu können, müssen geeignete Umsetzungs- und Speichertechnologien geschaffen werden. Durch mikrobielle Methanisierung von aus Überschussstrom elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff wird mit externem Kohlenstoffdioxid effizient hochreines Methan erzeugt. Dieses kann im Gasnetz gespeichert oder anderweitig genutzt werden.  Mehr

Einfluss verpilzter Einsatzstoffe auf den Biogasprozess und die hygienische Beschaffenheit von Gärresten

Das Bild zeigt Maissilage mit ausgeprägtem Schimmelpilzbefall

Schimmelpilze können toxische oder auch antibiotisch wirksame Substanzen bilden. Wenn sie in Silagen vorhanden sind und in Biogasanlagen eingesetzt werden kann das den Biogasprozess beeinträchtigen. Es wird untersucht, ob und welche Mikroorganismen, die den Biogasprozess durchführen, beeinflusst werden.  Mehr

Entwicklung eines Schnellscreenings auf Pathogene in landwirtschaftlich relevanten Substraten

qPCR-Amplifikationsplots: Verdünnungsreihe eines DNA-Extrakts von einem Krankheitserreger

Moderne molekularbiologische Verfahren wie die quantitative Real-Time PCR (qPCR) eröffnen die Möglichkeit, landwirtschaftlich relevante Substrate schnell und hochspezifisch auf die Gegenwart bestimmter Krankheitserreger hin zu untersuchen.  Mehr

Verhalten von EHEC und krankheitserregenden Clostridien in Biogasanlagen

EHEC

In einem Verbundvorhaben untersucht die LfL zusammen mit dem Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit, ob EHEC und krankheitserregende Clostridien in Biogasanlagen vorliegen und wie diese sich bei verschiedenen Prozesszuständen verhalten.  Mehr

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Thermophile Hydrolyse unter Einsatz von gezielt angereicherten Bakterienkulturen

Wie kann die Biogaserzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen effizienter gestaltet werden? In diesem Projekt wurde der Ansatz gewählt, den anaeroben Abbauprozess in zwei Stufen zu trennen, um das erforderliche Fermentervolumen und den Energiebedarf der Anlage zu verringern. Mehr

Verbundvorhaben: Bioraffinerie-Modul zum gerichtet-fermentativen Aufschluss von Biomasse für eine kombinierte energetische und stoffliche Verwertung (FABES-Modul) - TP 2

Durch verfahrenstechnische, biochemische und mikrobiologische Maßnahmen soll die Vergärung einer Mischung aus Stroh und Heu beschleunigt und möglichst effizient gestaltet werden. Der Fokus liegt dabei auf der Optimierung der Hydrolysephase. Mehr

Nutzung von Grünland-Biomasse zur Biogaserzeugung

In Bayern sind etwa 34 % (ca.1,12 Mio. ha) der landwirtschaftlichen Nutzfläche Dauergrünland. Eine zentrale Fragestellung ist die alternative Nutzung von Grünland, das nicht mehr für die Viehhaltung benötigt wird, für die alternative energetische Nutzung zur Biogaserzeugung. Mehr