Analyse und Modellierung der Biomethanisierung von pflanzlicher Biomasse (BioMetModell)

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Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Grundlagenerkenntnissen, die es erlauben, den Prozess der Methanogenese pflanzlicher Biomasse genauer zu identifizieren und mathematisch zu modellieren. Die zentrale Hypothese des Forschungsvorhabens lautet, dass die syntrophe Acetatoxidation eine signifikante Bedeutung für den anaeroben Abbauprozess pflanzlicher Biomasse besitzt. Demnach erfolgt die Methanerzeugung in weit größerem Maße über die hydrogenotrophe Methanogenese als allgemein angenommen. In diesem Falle müsste für nachwachsende Rohstoffe die grundsätzlich wissenschaftlich etablierte mathematische Beschreibung der Fermentation im Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) korrigiert werden. Der Schwerpunkt der beantragten Untersuchungen liegt im Vorhaben auf der anaeroben mikrobiologischen Umsetzung der Essigsäure bei der Vergärung pflanzlicher Biomasse. Ein weitergehendes Verständnis und die verbesserte mathematische Beschreibung der Methanogenese soll erreicht werden durch (1) den labortechnischen Betrieb einer geeigneten Modellfermentation zur gezielten Untersuchung zentraler Abbauwege, (2) die Identifizierung und Quantifizierung prozessbestimmender Mikroorganismen und (3) die Quantifizierung der C-Umsatzraten mittels Isotopenanalyse. Durch das in den Versuchseinstellungen gewonnene Datenmaterial lässt sich eine geeignete Modellierung der Abbauwege pflanzlicher Biomasse erreichen.