TY - BOOK A1 - Rocktäschel, Benjamin A1 - Palen, Astrid A1 - Kyas, Phillipp A1 - Carlotto, Nicolas A1 - Werle Vogel, Felipe A1 - Otto, Pascal A1 - Tideman, Jeroen A1 - Jan de Vries, Sjoerd A1 - Suleiman, Afnan A1 - Eriksen, Freya A1 - Abendroth, Christian A1 - Alajami, Mutaz A1 - Fernández Tuñón, Marina A1 - Puchol-Royo, Roser A1 - Latorre-Pérez, Adriel A1 - Shyan Baptist, Savannah ED - Abendroth, Christian ED - Otto, Pascal ED - Fernández, Camino ED - Mendoza, Ariadna ED - Branco, Joana T1 - The anaerobic microverse : an in-depth roadmap on AD plant operations, microbiome innovation, and economic impact T1 - Das anaerobe Mikroversum : ein detaillierter Fahrplan für den Betrieb von Biogasanlagen, mikrobiologische Innovationen und wirtschaftliche Auswirkungen N2 - The MICRO4BIOGAS roadmap provides a concise overview of the European biogas sector, placing the spotlight on the microbiome as a key factor in improving biogas production. Central to this is bioaugmentation – the targeted introduction of high-performing microorganisms into biogas plants to optimize biological processes. Funded by the EU under the Horizon 2020 program, the project brings together 14 partners from six countries. One of its major achievements is a comprehensive metagenomic analysis of 80 samples, offering one of the most in-depth insights to date into the microbial communities of European biogas plants. The roadmap highlights the role of key microbial groups – including bacteria, archaea, fungi, and bacteriophages – and their contribution to the efficiency of anaerobic digestion. It also outlines the state of biogas development in selected EU countries and profiles relevant stakeholders in the sector. Beyond its technical focus, MICRO4BIOGAS aims to raise awareness of the crucial role microbiomes play in biogas production. A Europe-wide survey involving over 200 stakeholders and a collaboration with the Spanish municipality of Aras de los Olmos, which is committed to renewable energy, further enrich the project. N2 - Die MICRO4BIOGAS-Roadmap bietet einen kompakten Überblick über den europäischen Biogas-Sektor und rückt dabei das Mikrobiom als Schlüsselfaktor für eine effizientere Biogasproduktion in den Mittelpunkt. Im Fokus steht die Bioaugmentation – das gezielte Einbringen leistungsfähiger Mikroorganismen in Biogasanlagen zur Optimierung biologischer Prozesse. Das von der EU im Rahmen von Horizon 2020 geförderte Projekt vereint 14 Partner aus sechs Ländern. In dieser internationalen Zusammenarbeit wurde unter anderem eine umfassende Metagenom-Analyse von 80 Proben durchgeführt – eine der bislang detailliertesten Untersuchungen mikrobieller Gemeinschaften in europäischen Biogasanlagen. Die Roadmap beleuchtet die Rolle zentraler mikrobieller Gruppen wie Bakterien, Archaeen, Pilzen und Bakteriophagen und zeigt deren Bedeutung für die Effizienz anaerober Prozesse. Darüber hinaus bietet sie einen Überblick über die Entwicklung der Biogasbranche in ausgewählten EU-Ländern sowie über relevante Akteure im Sektor. Neben der technischen Forschung verfolgt MICRO4BIOGAS das Ziel, das Bewusstsein für die Rolle mikrobieller Systeme in der Biogasproduktion zu schärfen. Eine europaweite Stakeholder-Befragung mit über 200 Teilnehmenden sowie die Zusammenarbeit mit der spanischen Gemeinde Aras de los Olmos, die sich dem Ausbau erneuerbarer Energien verschrieben hat, runden das Projekt ab. KW - Biogas KW - Anaerobic digestion KW - Microbiome KW - MICRO4BIOGAS KW - Anaerobe Mikrobiome KW - Biomassevergärung KW - Biogasanlage KW - Mikroorganismus KW - Bioremediation KW - Metagenomik Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-69238 ER - TY - JOUR A1 - Hozad, Ahmad Shabir A1 - Abendroth, Christian T1 - Electro-composting : an emerging technology JF - Fermentation N2 - This study focuses on electrical stimulation for composting. Using the PSALSAR method, a comprehensive systematic review analysis identified 22 relevant articles. The examined studies fall into four main systems: electric field-assisted aerobic composting (EAAC), electrolytic oxygen aerobic composting (EOAC), microbial fuel cells (MFCs), and thermoelectric generators (TEGs). Apart from the main systems highlighted above, bioelectrochemically assisted anaerobic composting (AnCBE, III) is discussed as an underexplored system with the potential to improve the efficiency of anaerobic degradation. Each system is described in terms of key materials, composter design, operating conditions, temperature evolution, compost maturity, microbial community, and environmental outcomes. EAAC and EOAC systems accelerate organic matter decomposition by improving oxygen distribution and microbial activity, whereas MFC and TEG systems have dual functioning due to the energy generated alongside waste degradation. These innovative systems not only significantly improve composting efficiency by speeding up organic matter breakdown and increasing oxygen supply but also support sustainable waste management by reducing greenhouse gas emissions and generating bioelectricity or heat. Together, these systems overcome the drawbacks of conventional composting systems and promote future environmental sustainability solutions. KW - Electric field-assisted KW - Composting KW - Bioelectrochemical treatment KW - Energy generation KW - Waste management Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.3390/fermentation11070401 SN - 2311-5637 VL - 7 IS - 11 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - GEN A1 - Hübner, Alexander T1 - Prozesse der Wiederverwertung von Plastik und deren Effizienz T1 - Plastic recycling processes and their efficiency N2 - Aufgrund einer weltweit geringen Recyclingquote der Kunststoffe von 9% und Belastung von Luft, Wasser und Boden, ist es notwendig das Recycling und alles darum zu optimieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es unterschiedliche Methoden des Recyclings und Prozesse vor dem Recycling, wie die Sortierung und Reinigung zu analysieren und in Bezug auf ihre Effizienz zu bewerten. Im Rahmen dieser Untersuchung wurde das Sortierverfahren der Flotationstrennung mit diversen Ausgangsstoffen genauer untersucht. Hier beweisen experimentelle Ergebnisse eine maximale Rückgewinnungsrate von 99,34%. Zudem wurde auch die beste sensorgestützte Sortierungsmethode im Zusammenhang der verwendeten Literatur genannt. Dieser Mechanismus nennt sich VIP-Scores-Verfahren. Zur Thematik Reinigung von kontaminierten Kunststoffen gibt es ein neuartiges Verfahren zur wasserlosen Reinigung mit Flusssand. Diese Methodik erlaubt eine Reinigungsrate von bis zu 97% bei einer mittleren Partikelgröße. Dazu geht diese Arbeit auf Verfahren des mechanischen, chemisch und thermischen Recyclings ein. Mechanisches Recycling bringt eine hohe Energierückgewinnungsquote mit sich. Jedoch müssen für die Durchführung dieser Prozess einige Bedingungen erfüllt sein. Das thermochemische Verfahren der hydrothermalen Verflüssigung bietet dagegen Möglichkeiten auch gemischte Kunststoffe zu verarbeiten. Des Weiteren ist das Upcycling von Kunststoffen mittels enzymatischer Depolymerisation möglich. Der Stand der Forschung dieser Arbeit beschränkt sich auf den Zeitraum 01.01.2020- 14.11.2022. N2 - Due to a low global recycling rate of plastics of 9% and pollution of air, water and soil, there is a need to optimize the recycling procedures and associated processes. The aim of the present review is to analyze different recycling methods and pre-recycling processes, such as sorting and cleaning, and to evaluate their efficiency. As part of this study, the sorting process of flotation separation with different input materials was examined in more detail. Given literature indicated a maximum recovery rate of 99.65%. In addition, the best sensor-based sorting method was also mentioned in the context of the literature used. This mechanism is called the VIP-Scores method. When it comes to cleaning contaminated plastics, there is a novel method for waterless cleaning using river sand. This method, using sand of medium particle size, allows an optimal cleaning rate up to 94%. Furthermore, this paper deals with mechanical, chemical and thermal recycling processes. The process of mechanical recycling can be gone through many times. However, some conditions must be fulfilled for the implementation of this process. The thermochemical process of hydrothermal liquefaction, on the other hand, offers the possibility to process mixed plastics as well. Furthermore, the upcycling of plastics by means of enzymatic depolymerization is possible. The current state of research is limited to the period from January 1st, 2020 to November 14th, 2022. KW - Plastik KW - Recycling KW - Kunststoff KW - Recycling KW - Sortierverfahren KW - Reinigungsverfahren KW - Plastic KW - Recycling Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-62137 ER - TY - JOUR A1 - Barth, Maximilian A1 - Werner, Magdalena A1 - Otto, Pascal A1 - Richwien, Benjamin A1 - Bahramsari, Samira A1 - Krause, Maximilian A1 - Schwan, Benjamin A1 - Abendroth, Christian T1 - Microwave‑assisted organic acids and green hydrogen production during mixed culture fermentation JF - Biotechnology for Biofuels and Bioproducts N2 - Background The integration of anaerobic digestion into bio-based industries can create synergies that help render anaerobic digestion self-sustaining. Two-stage digesters with separate acidification stages allow for the production of green hydrogen and short-chain fatty acids, which are promising industrial products. Heat shocks can be used to foster the production of these products, the practical applicability of this treatment is often not addressed sufficiently, and the presented work therefore aims to close this gap. Batch experiments were conducted in 5 L double-walled tank reactors incubated at 37 °C. Short microwave heat shocks of 25 min duration and exposure times of 5–10 min at 80 °C were performed and compared to oven heat shocks. Pairwise experimental group differences for gas production and chemical parameters were determined using ANOVA and post–hoc tests. High-throughput 16S rRNA gene amplicon sequencing was performed to analyse taxonomic profiles. After heat–shocking the entire seed sludge, the highest hydrogen productivity was observed at a substrate load of 50 g/l with 1.09 mol H2/ mol hexose. With 1.01 mol H2/ mol hexose, microwave-assisted treatment was not significantly different from oven-based treatments. This study emphasised the better repeatability of heat shocks with microwave-assisted experiments, revealing low variation coefficients averaging 29%. The pre-treatment with microwaves results in a high predictability and a stronger microbial community shift to Clostridia compared to the treatment with the oven. The pre-treatment of heat shocks supported the formation of butyric acid up to 10.8 g/l on average, with a peak of 24.01 g/l at a butyric/acetic acid ratio of 2.0. The results support the suitability of using heat shock for the entire seed sludge rather than just a small inoculum, making the process more relevant for industrial applications. The performed microwave-based treatment has proven to be a promising alternative to oven-based treatments, which ultimately may facilitate their implementation into industrial systems. This approach becomes economically sustainable with high temperature heat pumps with a coefficient of performance (COP) of 4.3. KW - Acidification KW - Hydrogen production KW - Volatile fatty acids production KW - Microwave heat shocks KW - 16-S-rRNA sequencing Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1186/s13068-024-02573-7 SN - 2731-3654 VL - 17 PB - BMC CY - London ER - TY - JOUR A1 - Otto, Pascal A1 - Alipoursarbani, Mozhdeh A1 - Torrent, Daniel A1 - Latorre-Pérez, Adriel A1 - Paust, Thomas A1 - Albert, Alfred A1 - Abendroth, Christian T1 - Microbiome characterization after aerobic digestate reactivation of anaerobically digested sewage sludge T1 - Mikrobiomcharakterisierung nach aerober Gärrestreaktivierung von anaerob vergärtem Klärschlamm N2 - A demonstrator plant of a recently patented process for improved sludge degradation has been implemented on a municipal scale. In a 1500 m3 sewage sludge digester, an intermediary stage with aerobic sewage sludge reactivation was implemented. This oxic activation increased the biogas yield by up to 55% with a 25% reduction of the remaining fermentation residue volume. Furthermore, this process allowed an NH4-N removal of over 90%. Additionally, 16S rRNA gene amplicon high-throughput sequencing of the reactivated digestate showed a reduced number of methane-forming archaea compared to the main digester. Multiple ammonium-oxidizing bacteria were detected. This includes multiple genera belonging to the family Chitinophagaceae (the highest values reached 18.8% of the DNA sequences) as well as a small amount of the genus Candidatus nitrosoglobus (<0.3%). In summary, the process described here provides an economically viable method to eliminate nitrogen from sewage sludge while achieving higher biogas yields and fewer potential pathogens in the residuals. N2 - Eine Demonstrationsanlage eines kürzlich patentierten Verfahrens zur verbesserten Schlammzersetzung wurde im kommunalen Maßstab umgesetzt. In einem 1500 m3 Klärschlammfaulbehälter wurde eine Zwischenstufe mit aerober Klärschlammreaktivierung implementiert. Diese oxische Aktivierung steigerte die Biogasausbeute um bis zu 55 % bei einer Reduzierung des verbleibenden Gärrestvolumens um 25 %. Darüber hinaus ermöglichte dieser Prozess eine NH4-N-Entfernung von über 90 %. Weiterhin zeigte die 16S-rRNA-Gen-Amplikon-Hochdurchsatzsequenzierung des reaktivierten Gärrestes eine geringere Anzahl methanbildender Archaeen im Vergleich zum Hauptfermenter. Es wurden mehrere Ammonium-oxidierende Bakterien nachgewiesen. Dazu gehören mehrere Gattungen der Familie Chitinophagaceae (die höchsten Werte erreichten 18,8 % der DNA-Sequenzen) sowie eine kleine Menge der Gattung Candidatus nitrosoglobus (<0,3 %). Zusammenfassend stellt das hier beschriebene Verfahren eine wirtschaftlich sinnvolle Methode dar, um Stickstoff aus Klärschlamm zu eliminieren und gleichzeitig höhere Biogasausbeuten und weniger potenzielle Krankheitserreger in den Reststoffen zu erzielen. KW - Anaerobic digestion KW - Anaerobic microbiomes KW - Aerobic sludge activation KW - 16S rRNA sequencing KW - Water treatment KW - Belebtschlammverfahren KW - Schlammfaulung KW - Mikroorganismus KW - Gärung KW - Biogas KW - Stickstoff-Elimination KW - Anaerobe Vergärung KW - Anaerobe Mikrobiome KW - Aerobe Schlammaktivierung KW - 16S-rRNA-Sequenzierung KW - Wasserversorgung Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.3390/fermentation9050471 SN - 2311-5637 VL - 9 IS - 5 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - GEN A1 - Korb, Elisa T1 - Deponien als zukünftige Bergbauanlagen T1 - Landfills as future mining N2 - Der vorliegende Review Artikel thematisiert die Rückführung von abgelagerten Ressourcen aus Deponien und es werden verschiedene Deponieklassen in Anlehnung an die deutsche Deponieverordnung erläutert. Deutschland dient als positives Beispiel für die Errichtung sicherer Deponien, welche je nach Ablagerungsmaterial in unterschiedliche Deponieklassen unterteilt werden. Trotz der fortschrittlichen Ablagerung im internationalen Vergleich ist der Unterhalt einer solchen Deponie als nicht nachhaltig einzustufen. Die Rückgewinnung von Ressourcen ist eine Möglichkeit, die Nachhaltigkeit zu erhöhen. Allerdings ist es umständlich, Deponien zurückzubauen und den Abfall zu sortieren sowie aufzubereiten. Durch verschiedene Aufbereitungsverfahren kann zwischen unterschiedlichen Abfallarten differenziert und so der Output an die gegebene Situation angepasst werden. Unter den verschiedenen Wertstofffraktionen versprechen insbesondere Metalle einen großen Erlös beim Weiterverkauf. Bei Nichtmetallen steht die energetische Nutzung im Vordergrund. Neben den betraglichen Erlösen sind Opportunitätskosten von großer Bedeutung. Neben vermiedenen Kosten für die Instandhaltung werden auch sozialen und ökologischen Folgen reduziert. So können Landflächen zurückgewonnen werden, die als Baugrund genutzt werden können. Die effektive Verwertung von Abfall führt zu einer Reduktion, wodurch die ökologischen Folgen von zu viel Abfall eingegrenzt werden. Deponiebergbau findet schon in vielen Regionen der Welt seine Anwendung. In Anbetracht der Tatsache, dass die Ressourcenknappheit und der steigende Bedarf eine Einschränkung im Konsum hervorrufen können, wird die weitere Erforschung und die technische Umsetzung des Deponiebergbaus zunehmend wichtig. N2 - This review article addresses the recovery of deposited resources from landfills and explains different landfill classes based on the German Landfill Ordinance. Germany serves as a positive example for the construction of safe landfills, which are divided into different landfill classes depending on the material deposited. In spite of the advanced landfill in international comparison, the maintenance of such a landfill can be classified as unsustainable. Resource recovery is one way to increase sustainability. However, it is cumbersome to deconstruct landfills and to sort and process the waste. Different processing methods can be used to differentiate between different types of waste and thus adapt the output to the given situation. Among the various recyclable fractions, metals in particular promise a large revenue when resold. In the case of non-metals, the focus is on energy recovery. In addition to the revenue in terms of amount, opportunity costs are of great importance. In addition to avoided costs for maintenance, social and ecological consequences are also reduced. Thus, land areas can be reclaimed, which can be used as building ground. The effective recycling of waste leads to a reduction, which limits the ecological consequences of too much waste. Landfill mining is already used in many regions of the world. Considering that the scarcity of resources and the increasing demand may cause a restriction in consumption, further research and technical implementation of landfill mining is becoming increasingly important. KW - Deponie KW - Ressourcen KW - Kreislaufwirtschaft KW - Deponie KW - Bergbau KW - Erschöpfbare Ressourcen KW - Recycling KW - Kreislaufwirtschaft KW - Landfill mining KW - Ressource management KW - Waste management KW - Landfill construction KW - Waste KW - Landfill Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63724 ER - TY - GEN A1 - Welsh, Colin T1 - Metal-plants and plant-metals phytoextraction by metallophytes : a review T1 - Metallpflanzen und Pflanzenmetalle Phytoextraktion durch Metallophyten : ein Review N2 - Carbon emission output is one major global problem. Technologies considered environmentally friendly often come with massive drawbacks since current technologies rely on the use of (heavy) metals and rare earth elements (REEs) which have toxic effects when released into the environment. Phytoextraction may depict an innovative supply of metals, while removing contamination of agricultural land at the same time. Metallophytes are not only capable of surviving the toxicity of released metals, they are also able to extract metals from soil making the land usable for agricultural purposes. After doing so the biomass of these plants can be harvested and used to produce bio-ores with 99-100% purity. Being deemed a scientific curiosity for long, research about these plants and their potential use has awakened from its 20 years long slumber and is growing at an accelerating pace. Usage of those phytes to recycle bottom ashes from municipal solid waste incineration, treat waste water and remediate closed mining sites and much more is germinating. Accumulating plants were put from field to the lab and more recently are being put back from the laboratories on the fields. The current gaps in available data are about to be filled and will show if these plants are able to deal with greater challenges than surviving under the conditions they do, which in itself is astonishing already. N2 - Der Ausstoß von Kohlenstoff Emissionen ist ein wesentliches globales Problem. Technologien die als umweltfreundlich angesehen werden kommen oft mit großen Nachteilen, da sie abhänging von (schwer) Metallen und seltenen Erdmetallen sind, welche toxische Effekte auf die Umwelt haben sobald sie freigesetzt werden. Phytoextraktion könnte eine innovative Versorgung von Metallen gewährleisten, während es zeitgleich Metallverunreinigung auf landwirtschaftlichen Flächen beseitigt. Metallophyten sind nicht nur in der Lage den toxischen Auswirkungen von freigesetzten Metallen zu widerstehen, sondern auch fähig Metalle aus dem Boden zu extrahieren und somit den Boden wieder für landwirtschaftliche Zwecke nutzbar zu machen. Anschließend können diese Pflanzen geerntet und zur Produktion von Bio-Erzen mit einer Reinheit von 99-100% verwendet werden. Lange galten sie als wissenschaftliche Merkwürdigkeit, doch die Forschung über diese Pflanzen und ihre potenziellen Anwendungen wächst, nach 20-jährigem Schlummer, zunehmend. Die Nutzung dieser Pflanzen für das Recycling der Aschen aus Müllverbrennungsanlagen, der Behandlung von Schmutzwasser, der Sanierung von Bergbaufolgelandschaften und vielem mehr, ist bereits am Keimen. Diese akkumulierenden Pflanzen wurden von den Feldern in die Labore und in jüngerer Zeit zurück von den Laboren auf die Felder verpflanzt. Viele derzeitige Lücken im Wissensstand werden in absehbarer Zeit geschlossen und zeigen, ob diese Pflanzen in der Lage sind größere Herausforderungen zu meistern als den Bedingungen zu trotzen, denen sie in ihrem natürlichen Lebensraum ausgesetzt sind, was an sich schon erstaunlich ist. KW - Bergbaufolgelandschaften KW - Bio-Erz KW - Phytoremediation KW - Bodensanierung KW - Chalkophyten KW - Bodensanierung KW - Hyperakkumulatoren KW - Agromining KW - Metallophytes KW - Phytoextraction KW - Phytomining KW - Metallophyten Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-67953 ER - TY - GEN A1 - Welsh, Colin T1 - Metal-plants and plant-metals phytoextraction by metallophytes : a review T1 - Metallpflanzen und Pflanzenmetalle Phytoextraktion durch Metallophyten : ein Review N2 - Carbon emission output is one major global problem. Technologies considered environmentally friendly often come with massive drawbacks since current technologies rely on the use of (heavy) metals and rare earth elements (REEs) which have toxic effects when released into the environment. Phytoextraction may depict an innovative supply of metals, while removing contamination of agricultural land at the same time. Metallophytes are not only capable of surviving the toxicity of released metals, they are also able to extract metals from soil making the land usable for agricultural purposes. After doing so the biomass of these plants can be harvested and used to produce bio-ores with 99-100% purity. Being deemed a scientific curiosity for long, research about these plants and their potential use has awakened from its 20 years long slumber and is growing at an accelerating pace. Usage of those phytes to recycle bottom ashes from municipal solid waste incineration, treat waste water and remediate closed mining sites and much more is germinating. Accumulating plants were put from field to the lab and more recently are being put back from the laboratories on the fields. The current gaps in available data are about to be filled and will show if these plants are able to deal with greater challenges than surviving under the conditions they do, which in itself is astonishing already. N2 - Der Ausstoß von Kohlenstoff Emissionen ist ein wesentliches globales Problem. Technologien die als umweltfreundlich angesehen werden kommen oft mit großen Nachteilen, da sie abhänging von (schwer) Metallen und seltenen Erdmetallen sind, welche toxische Effekte auf die Umwelt haben sobald sie freigesetzt werden. Phytoextraktion könnte eine innovative Versorgung von Metallen gewährleisten, während es zeitgleich Metallverunreinigung auf landwirtschaftlichen Flächen beseitigt. Metallophyten sind nicht nur in der Lage den toxischen Auswirkungen von freigesetzten Metallen zu widerstehen, sondern auch fähig Metalle aus dem Boden zu extrahieren und somit den Boden wieder für landwirtschaftliche Zwecke nutzbar zu machen. Anschließend können diese Pflanzen geerntet und zur Produktion von Bio-Erzen mit einer Reinheit von 99-100% verwendet werden. Lange galten sie als wissenschaftliche Merkwürdigkeit, doch die Forschung über diese Pflanzen und ihre potenziellen Anwendungen wächst, nach 20-jährigem Schlummer, zunehmend. Die Nutzung dieser Pflanzen für das Recycling der Aschen aus Müllverbrennungsanlagen, der Behandlung von Schmutzwasser, der Sanierung von Bergbaufolgelandschaften und vielem mehr, ist bereits am Keimen. Diese akkumulierenden Pflanzen wurden von den Feldern in die Labore und in jüngerer Zeit zurück von den Laboren auf die Felder verpflanzt. Viele derzeitige Lücken im Wissensstand werden in absehbarer Zeit geschlossen und zeigen, ob diese Pflanzen in der Lage sind größere Herausforderungen zu meistern als den Bedingungen zu trotzen, denen sie in ihrem natürlichen Lebensraum ausgesetzt sind, was an sich schon erstaunlich ist. KW - Phytomining KW - Phytoextraction KW - Metallophytes KW - Bodensanierung KW - Bio-Erz KW - Metallophyten KW - Hyperakkumulatoren KW - Agromining KW - Bergbaufolgelandschaften KW - Phytoremediation KW - Bodensanierung KW - Chalkophyten Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66696 ER - TY - GEN A1 - Däumer, Josefin Katrin T1 - Einflussparameter und Marktrelevanz des Ex-Situ Power-to-Gas Verfahrens T1 - Influencing parameters and market relevance of the ex-situ power-to-gas process N2 - In den letzten Jahren hat in der Forschung und Wirtschaft die mikrobielle Biogasproduktion großes Interesse geweckt. Mit diesem Konzept könnte die Versorgung mit erneuerbarer Energie in Zeiten geringerer Energieerzeugung gewährleistet und zusätzlich die Umwelt geschont werden. Bei der Power-to-Gas Technologie wird überschüssige elektrische Energie für die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse verwendet. Anschließend werden Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid mithilfe von hydrogenothrophen methanogenen Archaeen zu Methan (CH4) umgewandelt. Bei ausreichender Qualität (>97%) könnte dieses ins nationale Erdgasnetz eingespeist werden. Dieses Verfahren kann durch die direkte Zugabe von H2 in einem Fermenter (in-situ) oder extern in einem separaten Biogasreaktor (ex-situ) stattfinden. In der vorliegenden Arbeit wurden die jüngsten Forschungsergebnisse in Bezug auf das ex-situ Verfahren analysiert und zusammengetragen. Genauer wurde die Beeinflussung der Prozessvariablen sowie optimale Reaktionsbedingungen diskutiert. Zusätzlich zum eigentlichen Ablauf des ex-situ Prozesses wird am Ende der Arbeit die Wirtschaftlichkeit erörtert. Die Ergebnisse belegen, dass die ex-situ Biomethanisierung eine Produktgasqualität von mehr als 95% erreichen kann. Dafür müssen die Prozessvariablen jedoch optimal eingestellt werden. Gut geeignet wäre z.B. eine mit Methanobacterium angereicherte Mischkultur mit einem pH-Wert im Bereich von 7,1 bis 8,5. Weiterhin erläutern viele Studien, dass eine ausreichende Nährstoffversorgung, 5 bar Betriebsdruck und eine Umgebungstemperatur von 35 °C bis 55°C optimale Betriebsbedingungen darstellen. Aus wirtschaftlicher Sicht ist Biomethan nach aktuellem Stand der Technik preisintensiver als herkömmliche Methanquellen. Jedoch könnten unter Berücksichtigung umweltschonender Effekte, Klimaschutz sowie dem Vertrieb von CO2- Zertifikaten die Kosten ausgeglichen und ein niedrigeres Preisniveau erreicht werden. Zusammenfassend stellt Power-to-Gas eine vielversprechende Zukunftstechnologie dar, welche die Möglichkeit auf eine umweltfreundliche und nahezu CO2-neutrale Biomethanproduktion unter Verwendung überschüssiger Energie eröffnet. N2 - In recent years, microbial biogas production has aroused great interest in research and industry. With this concept, the supply of renewable energy could be guaranteed in times of lower energy production and, in addition, the environment could be protected. Power-to-gas technology uses surplus electrical energy to produce hydrogen through electrolysis. Hydrogen and carbon dioxide are then converted to methane (CH4) with the help of hydrogenothrophic methanogenic archaea. If the quality is sufficient (>97%), this could be fed into the national natural gas grid. This process can take place by adding H2 directly in a fermenter (in-situ) or externally in a separate biogas reactor (ex-situ). In this paper, the most recent research results regarding the ex-situ process were analysed and compiled. More specifically, the influence of process variables and optimal reaction conditions were discussed. In addition to the actual procedure of the ex-situ process, the economic efficiency is discussed at the end of the paper. The results show that ex-situ biomethanisation can achieve a product gas quality of more than 95%. For this, however, the process variables must be optimally adjusted. For example, a mixed culture enriched with Methanobacterium with a pH value in the range of 7.1 to 8.5 would be well suited. Furthermore, many studies explain that a sufficient nutrient supply, 5 bar operating pressure and an ambient temperature of 35 °C to 55 °C represent best operating conditions. From an economic point of view, biomethane is more price-intensive than conventional methane sources according to the current state of the art. However, taking into account environmentally friendly effects, climate protection and the sale of CO2 certificates, the costs could be balanced out and a lower price level achieved. In summary, power-to-gas is a promising future technology that opens the possibility of environmentally friendly and almost CO2-neutral biomethane production using surplus energy. KW - Biogas KW - Power-to-Gas KW - Ex-situ KW - In-situ KW - Biocatalytic methanation KW - Hydrogen KW - Biogas KW - Methanproduktion KW - Power-to-Gas Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63959 ER - TY - JOUR A1 - Otto, Pascal A1 - Puchol‑Royo, Roser A1 - Ortega‑Legarreta, Asier A1 - Tanner, Kristie A1 - Tideman, Jeroen A1 - Vries, Sjoerd‑Jan de A1 - Pascual, Javier A1 - Porcar, Manuel A1 - Latorre‑Pérez, Adriel A1 - Abendroth, Christian T1 - Multivariate comparison of taxonomic, chemical and operational data from 80 different full‑scale anaerobic digester‑related systems JF - Biotechnology for Biofuels and Bioproducts N2 - The holistic characterization of different microbiomes in anaerobic digestion (AD) systems can contribute to a better understanding of these systems and provide starting points for bioengineering. The present study investigates the microbiome of 80 European full-scale AD systems. Operational, chemical and taxonomic data were thoroughly collected, analysed and correlated to identify the main drivers of AD processes. The present study describes chemical and operational parameters for a broad spectrum of different AD systems. With this data, Spearman correlation and differential abundance analyses were applied to narrow down the role of the individual microorganisms detected. The authors succeeded in further limiting the number of microorganisms in the core microbiome for a broad range of AD systems. Based on 16S rRNA gene amplicon sequencing, MBA03, Proteiniphilum, a member of the family Dethiobacteraceae, the genus Caldicoprobacter and the methanogen Methanosarcina were the most prevalent and abundant organisms identified in all digesters analysed. High ratios for Methanoculleus are often described for agricultural co-digesters. Therefore, it is remarkable that Methanosarcina was surprisingly high in several digesters reaching ratios up to 47.2%. The various statistical analyses revealed that the microorganisms grouped according to different patterns. A purely taxonomic correlation enabled a distinction between an acetoclastic cluster and a hydrogenotrophic one. However, in the multivariate analysis with chemical parameters, the mainclusters corresponded to hydrolytic and acidogenic microorganisms, with SAOB bacteria being particularly important in the second group. Including operational parameters resulted in digester-type specific grouping of microbes. Those with separate acidification stood out among the many reactor types due to their unexpected behaviour. Despite maximizing the organic loading rate in the hydrolytic pretreatments, these stages turned into extremely robust methane production units. From 80 different AD systems, one of the most holistic data sets is provided. A very distinct formation of microbial clusters was discovered, depending on whether taxonomic, chemical or operational parameters were combined. The microorganisms in the individual clusters were strongly dependent on the respective reference parameters. KW - Anaerobic digestion KW - 16S rRNA sequencing KW - Core microbiome KW - Multivariate analysis KW - Parameter dependency KW - Gärung KW - Mikrobiom KW - Multivariate Analyse KW - Laborparameter Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1186/s13068-024-02525-1 SN - 2731-3654 VL - 17 PB - BMC CY - London ER -