Interactions between mass transfer and growth in biofilm systems.

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Das Wachstum von Biofilmen ist eng an den Stofftransport und die Substratversorgung gekoppelt. Im beantragten Forschungsvorhaben sollen auf der einen Seite die funktionalen Elemente wie Substratumsatz und -transport aus verfahrenstechnischer Sicht und auf der anderen Seite die Strukturelemente eines Biofilms auf der mikroskopischen Ebene mit geeigneten Methoden untersucht werden. Das Ziel des Vorhabens ist die Aufklärung der Wechselwirkungen zwischen dem Stofftransport und dem Wachstum in Biofilmsystemen. Die Kultivierung der Biofilme soll über einen längeren Zeitraum unter definierten, aber stufenweise geänderten Wachstumsbedingungen erfolgen. Dabei werden die Konzentrationen an gelösten Substanzen mit Hilfe der Mikroelektrodentechnik und die an partikulären Komponenten mit Hilfe der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie gemessen. Auf diese Weise sollen die Wechselwirkungen zwischen den hydrodynamischen Bedingungen und den biochemischen Wachstumsbedingungen im Biofilmsystem sowie die Entwicklung der Biofilmstruktur aufgeklärt werden. Die Biofilmstruktur soll dabei nicht mehr nur rein phänomenologisch beschrieben, sondern mit Hilfe der digitalen Bildauswertung mikroskopischer Aufnahmen in rechenbare Größen transformiert werden. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es somit, bessere Vorhersagen über das Wachstum und den Substrattransport und -umsatz sowohl in technischen, als auch natürlichen Biofilmsystemen zu ermöglichen.