Ziel dieser Doktorarbeit soll es sein einen biotechnologischen Prozess zur Wasserstoffherstellung auf neue Substrate zu \u00fcbertragen. Zucker (Fructose, Glucose, Xylose), aber auch Alkohole (Ethanol) und organische S\u00e4uren (Zb. Essigs\u00e4ure, Bernsteins\u00e4ure und andere) sind f\u00fcr die Fermentation geeignet und es soll beispielhaft gezeigt werden wie durch eine neue Form der Fermentation Wasserstoff aus diesen Nebenstoffstr\u00f6men in einem Technikumsma\u00dfstab hergestellt werden kann. Diese neue Form der Fermentation nennt sich mikroaerobe Dunkelfermentation, oder auch Dunkelphotosynthese. Sie wird bisher bei Purpurbakterien nur im Laborma\u00dfstab beschrieben und soll in diesem Vorhaben erstmals in den Bioreaktor \u00fcbertragen, 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\u00f6hen kann.<\/p>\n
Im ersten F\u00f6rderjahr galt es die drei zu untersuchenden St\u00e4mme auf ihr Potenzial zur Verwertung verschiedener Substrate zu bewerten. Hierf\u00fcr wurden die Substrate Fructose, Glucose, Ethanol, Essigs\u00e4ure, Bernsteins\u00e4ure und Milchs\u00e4ure hinsichtlich ihres aeroben Wachstums auf diesen Substraten sowie der mikroaeroben Wasserstoffproduktion im mL Ma\u00dfstab untersucht und ein optimaler Konzentrationsbereich zur Fermentierung definiert. Weiterhin konnte anhand eines Fructose-Ethanol Substrats als Beispiel bereits eine \u00dcbertragung in den 1 L Ma\u00dfstab erfolgen. Durch die Etablierung einer Reaktorsteuerung konnte weiterhin der mikroaerobe Zustand pr\u00e4zise 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 \u00dcbertragung auf die optimale Substratkombination und Stamm aus dem Substratscreening, sowie der Modellierung und Optimierung der Wasserstoffproduktion im kleinskaligen Ma\u00dfstab. Hierbei werden verschiedene mikrobiologische aber auch verfahrenstechnische Ans\u00e4tze 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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