Das geheime Leben in der Biogasanlage

Biogasanlage © Martina Nolte, Lizenz: Creative Commons CC-by-sa-3.0 de

In einer Biogasanlage arbeiten viele verschiedene Bakterien zusammen um aus einem ihnen zur Verfügung gestellten Substrat ein Gas zu produzieren, das zum Großteil das energiereiche Methan enthält – wie im Erdgas. Das entstandene Gas kann direkt am Ort der Entstehung mit Hilfe sogenannter Blockheizkraftwerke verstromt oder über das Erdgasnetz transportiert werden. Dadurch wird diese umweltfreundlich produzierte Energie fast ohne Verluste transportabel und speicherfähig. Das Substrat besteht zumeist aus Rinder- oder Schweinegülle oder aus nachwachsenden Rohstoffen wie z.B. Mais.

Der biologische Abbauprozess ist jedoch sehr empfindlich und zudem weitestgehend unerforscht. Erst in den letzten Jahren hat man begonnen sich mehr um die biologischen Seite zu kümmern. In meinen Projekt geht es zudem nicht nur um das reine Verständnis der Biogas-Biologie, sondern vielmehr um die Biochemie des Abbaus. Ich bin der Ansicht, dass dieser Aspekt bislang viel zu kurz gekommen ist und der Prozess gezielter gesteuert werden kann, wenn man über die zu Grunde liegenden Abbauwege in Bilde ist. Aus diesem Grund habe ich mir zum Ziel gesetzt herauszufinden, wie man den Prozess optimieren kann – also die Bakterien zu Höchstleistungen anspornt.

Um das herauszubekommen, möchte ich das Metatranskriptom untersuchen. Das Transkriptom beschreibt die Gesamtheit der genetischen Abschriften unter dem Einfluss einer bestimmten Umgebungsbedingung.  Das Meta davor bezieht sich „nur“ auf alle vorhandenen Mikroorganismen in der Biogasanlage. Ich mache also keine Unterschiede um welches Bakterium es sich handelt, denn mich interessiert der Prozess als Ganzes. Dadurch weiß ich dann genau, was die Bakterien so treiben, wenn es besonders kalt oder warm ist, sie viel oder wenig zu futtern haben.

Nebenbei werden auch noch chemische und verfahrenstechnische Parameter wie das Säurelevel oder der Biogasertrag erfasst. Durch die Korrelation dieser Werte mit den biochemischen Parametern erhoffe ich mir dann herauszufinden, was die Bakterien brauchen, um effektiv das Substrat zu Biogas abzubauen. Es wird ebenfalls angestrebt, eine Art Frühwarnsystem zu entwickeln, damit man eine Mangelsituation schnell erkennt und beheben kann. Denn ist eine Biogasanlage einmal aus dem Gleichgewicht, kann es sehr schnell passieren, dass man nichts mehr retten kann. Das heißt: Fermenter abpumpen und neu anfahren. Das hört sich nicht weiter dramatisch an, ist aber mit enormen wirtschaftlichen Einbußen verbunden. Bis die Mikrobiologie sich etabliert hat und gut aufeinander eingespielt ist, können mehrere Monate – ja manchmal sogar bis zu einem Jahr- vergehen. Erst danach kann der Prozess auf Volllast betrieben werden.

Soviel dazu warum ich das alles mache. Wie ich dann an das Metatranskriptom rankomme, erfahrt ihr im nächsten Beitrag.