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Algen sind eine bislang wenig genutzte natürliche Energie- und Rohstoffquelle. Neben Sonnenlicht und CO2 benötigen sie nur anorganische Nährstoffe für ein schnelles Wachstum. Weil für die Algenkultivierung CO2-Abgase genutzt werden können, ist die Bioenergie aus der Alge schon während der Produktion gut für das Klima. Viele Mikroalgen produzieren zudem Wertstoffe wie Vitamine, Carotinoide und langkettige, mehrfachungesättigte Fettsäuren.

Abwasser der Lebensmittelindustrie bis 3000 mg/l CSB sollte aus Klimaschutz- und wirtschaftlichen Gründen anaerob gereinigt werden. Mit dem Anaerobbioreaktor samt integriertem Rotationsscheibenfilter auf Basis keramischer Mikrofiltrations-membranen steht eine Technik zur Verfügung, die auch bei niedrigen Temperaturen einen sehr hohen Abbaugrad gewährleistet, weil submers verteilte Biomasse keiner Diffusionslimitierung, im Gegensatz zu anderweitig immobilisierter Biomasse, unterliegt. Die Standzeit des Filtrationsapparates zwischen Reinigungs-zyklen beträgt ca. 12 Monate bei Transmembranflüssen von durchschnittlich 25 l/(m2 · h). Der Reinigungsprozess führt seitens der Hygiene zu Abläufen, die der EU-Richtlinie für Badegewässer entsprechen und seitens der Ablaufqualität zu Restkonzentrationen um 100 mg/l CSB. Durch Kaskadierung des Reaktorsystems können auch geringere Konzentrationen erreicht werden. Wenn sich durch vermehrte Anwendung des Rotationsscheibenfilters die keramischen Filterscheiben und der Filtrationsapparat weiter verbilligen, wird sich die anaerobe MBR-Technologie bei niedrigen Temperaturen als wirtschaftliche Abwasserreinigungsmethode im Lebensmittelbereich und in der kommunalen Abwasserreinigung durchsetzen.

Eine Hauptaufgabe der heute praktizierten Biotechnik ist die Suche nach und die Herstellung von komplexen Substanzen mit Wirkung gegen menschliche, tierische und pflanzliche Krankheiten und Krankheitserreger (high value products). In Forschung und Entwicklung wurde und wird zur Lösung dieser Aufgabe ein nicht unerheblicher Teil des Bruttosozialprodukts (BSP) der Industrienationen eingesetzt. Eine weitere wichtige Aufgabe der Biotechnik besteht in der Bereitstellung von Prozessen, mit denen Zivilisationsrückstände beseitigt werden können. Hierzu gehört die biologische Abwasserreinigung oder die "Altlastsanierung". Im Verhältnis zur high value Produkt-Forschung ist hier der F und E-Aufwand noch relativ gering. Diesen punktuellen, in Richtung Einzelproblemlösung gehende Fragestellungen, für die die Biotechnik wirtschaftliche Lösungen anbieten konnte, steht heute ein komplexes, globales Problem gegenüber: die Destabilisierung globaler Stoffgleichgewichte (Kreisläufe), die sich akut unter a nderem im Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxidgehaltes ablesen läßt. Ist die Erhaltung von Stoffgleichgewichten, die im wesentlichen durch die Übervölkerung des Planeten und die heutige Form der freien Marktwirtschaft gestört wurden, künftig die zentrale Aufgabe der Biotechnik?

Der Einsatz von Membranverfahren kann die Effektivität von Bioprozessen durch Erhöhung der Biokatalysatorkonzentration verbessern. Dies wird anhand von zwei ausgewählten Beispielen gezeigt: Einem anaeroben Prozeß zur Milchsäureproduktion aus Molkepermeat und einem aeroben zur Glutaminsäureproduktion. Es werden Einflüsse verschiedener Rückhalteraten für die Biomasse auf die Bioreaktion gezeigt und Vorteile sowie Grenzen der Aufkonzentrierung diskutiert.

Die zweistufige, mesophil/thermophile, anaerobe Klärschlammbehandlung nach dem Uhde/Schwarting- Verfahren ist ein neues Konzept zur weitgehenden Verminderung der organischen Substanz in Schlämmen und ihre Konvertierung zu Energie bei hohen Raumbelastungen. Über erzielte Raum-Zeit-Ausbeuten in Labor- und Pilotversuchen wird berichtet. Die Ergebnisse werden in Bezug auf die Ausbeute konventioneller Anlagen diskutiert.

The production of L-lactic acid from whey permeate, a waste product of the dairy industry, by fermentation with the lactic acid bacterium Lactobacillus casei subsp. casei was investigated. A fermentation medium consisting of permeate and supplements, which enables exponential growth of the organisms, was developed. A fast method for determination of free and immobilized biomass in solid-rich media, based on measurement of cellular ATP, was evolved. Continuous fermentation in a stirred tank reactor (STR) and in a fluidized bed reactor (FBR) with immobilized biomass were compared. In the STR a volumetric productivity of 5.5 g/l per hour at 100% substrate conversion (dilution rate (D)=0.22 h high -1) was determined. In the FBR porous sintered glass beads were used for immobilization and a maximum biomass concentration of 105 g/kg support was measured. A productivity of 10 g/l per hour was obtained at D=0.4 h high -1 (substrate conversion 93%) and of 13.5 g/l per hour at D=1.0 h high -1 (s ubstrate conversion 50%).

Supplementary to the first communication (Dry matter yields and nitrogen withdrawal) and the second communication (Nitrate leaching and nutrient contents in the soil) this third communication reports on N-losses via denitrification and volatile ammonia losses. In addition to this, the calculation of a nitrogen (N) balance is attempted. The measurements on denitrification as carried out in a diploma thesis did not result in N-losses of relevance for the N-balance. The determination of ammonia losses had to be discontinued since impossibility to change the sites of measurement - threatened to interfere with the trial. In total, ammonia losses can only be considered to be partially responsible for the low N-recoveries after fertilization with slurry. A nitrogen balance as based on the parameters fertilization, withdrawal, leaching and accumulation in the stubbles resulted after correction for the control in a calculated recovery of the fertilizer nitrogen of 72,6% with mineral fertilizati on, 23,8 % with untreated slurry and 25,6 % with mature slurry.

A number of meso- and thermophilic anaerobic starch-degrading non-spore-forming bacteria have been isolated. All the isolates belonging to different genera are strictly anaerobic, as indicated by a catalase-negative reaction, and produce soluble starch-degrading enzymes. Compared to enzymes of aerobic bacteria, those of anaerobic origin mainly show low molecular mass of about 25 000 daltons. Some of the enzymes may have useful applications in the starch industry because of their unusual product pattern, yielding maltotetraose as the main hydrolysis product.