Ziel dieser Doktorarbeit soll es sein einen biotechnologischen Prozess zur Wasserstoffherstellung auf neue Substrate zu \u00c3\u00bcbertragen. Zucker (Fructose, Glucose, Xylose), aber auch Alkohole (Ethanol) und organische S\u00c3\u00a4uren (Zb. Essigs\u00c3\u00a4ure, Bernsteins\u00c3\u00a4ure und andere) sind f\u00c3\u00bcr die Fermentation geeignet und es soll beispielhaft gezeigt werden wie durch eine neue Form der Fermentation Wasserstoff aus diesen Nebenstoffstr\u00c3\u00b6men in einem Technikumsma\u00c3\u0178stab hergestellt werden kann. Diese neue Form der Fermentation nennt sich mikroaerobe Dunkelfermentation, oder auch Dunkelphotosynthese. Sie wird bisher bei Purpurbakterien nur im Laborma\u00c3\u0178stab beschrieben und soll in diesem Vorhaben erstmals in den Bioreaktor \u00c3\u00bcbertragen, optimiert und skaliert werden. Vorteil der Dunkelphotosynthese ist es, dass Wasserstoff nicht nur durch Dunkelfermentation, sondern theoretisch auch per Photofermentation gebildet wird, was die theoretische Maximalausbeute erh\u00c3\u00b6hen kann.<\/p>\n
Im ersten F\u00c3\u00b6rderjahr galt es die drei zu untersuchenden St\u00c3\u00a4mme auf ihr Potenzial zur Verwertung verschiedener Substrate zu bewerten. Hierf\u00c3\u00bcr wurden die Substrate Fructose, Glucose, Ethanol, Essigs\u00c3\u00a4ure, Bernsteins\u00c3\u00a4ure und Milchs\u00c3\u00a4ure hinsichtlich ihres aeroben Wachstums auf diesen Substraten sowie der mikroaeroben Wasserstoffproduktion im mL Ma\u00c3\u0178stab untersucht und ein optimaler Konzentrationsbereich zur Fermentierung definiert. Weiterhin konnte anhand eines Fructose-Ethanol Substrats als Beispiel bereits eine \u00c3\u0153bertragung in den 1 L Ma\u00c3\u0178stab erfolgen. Durch die Etablierung einer Reaktorsteuerung konnte weiterhin der mikroaerobe Zustand pr\u00c3\u00a4zise kontrolliert werden und die Auswirkung von verschiedenen Sauerstoffkonzentrationen auf das Verhalten der Bakterien hinsichtlich Wachstum, Substrataufnahme, Wasserstoffbildung sowie der Bildung von Coprodukten und Metaboliten evaluiert werden. Perspektive der aktuellen Forschung ist die \u00c3\u0153bertragung auf die optimale Substratkombination und Stamm aus dem Substratscreening, sowie der Modellierung und Optimierung der Wasserstoffproduktion im kleinskaligen Ma\u00c3\u0178stab. Hierbei werden verschiedene mikrobiologische aber auch verfahrenstechnische Ans\u00c3\u00a4tze verfolgt um die Bildung von konkurrierenden Nebenprodukten zu verhindern und die Substratnutzung auf die Wasserstoffherstellung zu konzentrieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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