Untersuchung von Wachstum und Abtrag in Biofilmsystemen

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In dem angestrebten Forschungsvorhaben sollen Biofilme in geeigneten Reaktoren unter definierten Substrat- und hydrodynamischen Bedingungen kultiviert werden. Als Reaktoren sollen dabei der Biofilmrohrreaktor sowie der Rotating Annular Reactor (RAR) zum Einsatz kommen. Zur Quantifizierung der Abtragsereignisse sind drei Methoden geplant. Mittels Partikelmessung soll die abgetragene Biomasse direkt am Reaktorablauf ermittelt werden. Die Kombination von konfokaler Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) und nicht-invasiver Kernspinresonanz-Bildgebung (Magnetic Resonance Imaging, MRI) bietet ausgezeichnete Möglichkeiten zur Strukturaufklärung, zur Bestimmung der Scherbeanspruchung und zur Grenzflächen- und Bulkphasencharakterisierung. Die experimentelle Ergebnisse sollen in ein Abtragsmodell einfließen, dass sowohl den Biomasseabtrag in der exponentiellen Wachstumsphase, der stationären Phase und bei erzwungenem Abtrag darstellen kann. Durch Herbeiführung gezielter Abtragsereignisse (bei erhöhte Scherbeanspruchung) sollen neue Erkenntnisse über die Widerstandsfähigkeit unterschiedlich kultivierter Biofilme gegenüber dem Abtrag gewonnen werden. Ziel des Vorhabens ist es, den Abtrag von Biofilmen sowohl in technischen, als auch natürlichen Systemen besser vorhersagen zu können.