Benutzer:Bohlendavid/Biotechnologie und Umweltmikrobiologie

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Ist in Biotechnologie, Mikrobiologie, Lebensmittelmikrobiologie usw. schon besser vorhanden.--USt (Diskussion) 14:40, 3. Jan. 2013 (CET)

Biotechnologie

Die Biotechnologie befasst sich mit Verfahren, in denen Produkte durch Biologische Aktivitäten hergestellt werden.

Was ist Biotechnologie

-meistens mikrobielle Aktivitäten,

-Biotechnologie wurde schon angewandt, bevor die Menschen überhaupt schon Kenntnisse über die existenz von Mikroorganismen hatten. (indem sie Lebensmittel und Genussmittel durch Fermentation herstellten und verfeinerten)

- Im Heutigen Jahrhundert sind völlig neue Verfahren hinzugekommen, die auf dem Einsatz von Reinkulturen in Anlagen mit Voluminia von mehreren hundert kubikmetern beruhen.

- heute hat man die möglichkeit Organismen Gentechnisch zu verändern.

- Aus einem Kilogramm Bakterien- Biomasse lassen sich bei einer Verdopplungszeit von einer Stunde innerhalb eines Tages theoretisch mehr als 16000 Tonnen herstellen, Dennoch spielt Einzellerprotein für die menschliche Ernährung keiner Rolle

-Es wird allerdings in geringem Umfang als Tierfutter eingesetzt.

Wirtschaftlich wichtiger sind die Sotffwechselprodukte der Mikroorganismen

z.b Alkohol und organische Säuren Auch gewinnnt man Enzymproteine zum EInsatz in der Lebensmittelindustrie oder in Waschmitteln.

Lebensmittelmikrobiologie

Die Lebensmittelmikrobiologie beschäftigt sich nicht nur mit der Überwachung von Lebensmitteln um einen Befall mit unerwünschten keimen zu verhindertn. Sie nutzt vorallem die Hilfe von Mikroben bei der Erzeugung von Lebensmitteln.

Anders wie viele Denken

-mikrobielles Wachstum auf oder in Lebensmitteln fürht keineswegs immer zu deren Verderb Sie können sogar im gegenteil zur Konservierung der Lebensmittel beitragen -außerdem erhahlten viele Lebensmittel durch Mikrobielle Fermentation ihre Typische Aromastoffe und Konsistenz

Desweiteren ist die mikrobielle Ansäuerung von Lebensmitteln ist ein weiterer wichtiger Effekt

-Sie wird bei der Herstellung von verschiedenen Milchprodukten (wie Joghurt und Sauerrahm)ausgenutzt und führt dabei außerdem durch Ausfällung des Milchproteins Casein zu einer Veränderung des Aggregatioszustandes.

Industrielle Mikrobiologie

Die modern industrielle Mikrobiologie basiert auf der Verwendung von Reinkulturen und dem EInsatz aufweniger Verfahrenstechnik. Als Kulturgefäße werden Fermemter von sehr großer Volumina eingesetzt. Die Fermenter werden Sterilisiert und nach dem impfen mit hohem Aufwand durchmischt und belüftet Verschiedene Parameter, wie ph wert Temperatur Sauerstoffgehalt werden überwacht und geregelt.

Herstellung und Klonieung gentechnich verädertet Organismen

Die systematische Suche und Veränderung nach dem am besten geeigneten Produkten (Screening)

wird mit großem Aufwand betrieben.

- Die eingesetzen Stämmen beruhen auf

- Mutation

- Selektion

- und oder auf genetischer Manipulation.

-Mit der modernen Technik der Genmanipulation lassen sich die Stämme erzeugen, die Gene aus fremden Organismen, auch Eukaryonten, tragen und fast beliebige Produkte in Massenproduktion liefern.

-Bei der Erzeugung der gentechnisch veränderten Organismen nutzt man meistens Plasmide

Produkte der industriellen Mikrobiologie

Zu den Primärmetaboliten, die in großen Mengen biotechnisch erzeugt werden, gehören neben Essigsäure und Milchsäure verschiedene organische Säuren und Aminosäuren -Große Mengen von Citronensäure werden mit Hilfe von Aspergillus niger in aeroben verfahren hergestellt. -Auch der Geschmacksverstärker Glutaminsäure wird in aeroben Prozessen Produziert -Sowie auch Lösungsmittel wie Butanol und Aceton

Die wichtigsten biotechnisch erzeugten Sekundärmetabolite sind Abtibiotika

Auch immer wichtiger wird die biotechnische Produktion von Komplexen Zellbestandteilen die nicht als Biomasse sondern als Funktionsträger für diverse Anwendungen benötigt werden

Hierzu zählen

-Vitamine

-Enzyme die den meisten Waschmitteln zugesetzt werden (Fett und Zuckerspaltende Enzyme.

-Auch Hormone wie menschliches Insulin werden mit Hilfe von Bakterien bereits preisgünstig hergestellt.

Mikrobielle Erzlaugung

Basiert auf den Aktivitäten auerober lithropher Bakterien. Die meisten Ihren Umsetzungen bewirken einer Freisetzung von Säuren. Lässt man solche Bakterien in erzhaltigem Minen Abraum wachen, kann die Säurebildung zur Herauslösung gebundener Metall- Ionen führen.

Umweltmikrobiologie

-Die Umweltmikrobiologie versucht sie die Fähigkeiten der Mikroben zunutze zumachen um Schadstoffe aus der Umwelt zu entfernen. -Mikrobiologische Verfahren zu Reinigung von Boden Wasser oder Luft sind mit relativ gerungen finanziellen und technischen Aufwand verbunden.

Einsatzfelder der Umweltmikrobiologie

-Boden ---Kompostierung ---Müllvergärung ---Altlastensanierung

-Wasser ---Abwasserreinigung ---Sickerwasserbehandlung ---Trinkwasseraufbereitung

-Luft und Gas ---Desodierung und Reinigung von Industrie und Stallabluft Enfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas

Abwasserbehandlung

Ein Problem, das jeden betrifft, ist die Reinigung des Abwassers. In Deutschland wird etwa ein viertel des gesamten Niederschlags als Brauchwasser genutzt, allerdings zwei Drittel davon als Kühlwasser für die Energiewirtschaft, Das Restliche Drittel hat ein Volumen von etwas 200l pro Einwohner und Tag

- Es enthält Komponenten die keinesfalls in die Seen und Flüssen eingeleitet werden dürfen. Daher muss das Abwasser gereinigt werden bevor es in Seen und Flüssen eingeleitet werden darf.

Schritte der Abwassereinigung

Ziele der Abwasserbehandlung sind das Entfernen von pathogenen Bakterien Viren und Wurmeiern

-die Mineralisierung der Organischen Substanz sowie die Enfernung von Pflanzennährstoffen die zur Eutrophierung der Gewässeer beitragen würden.

Der erste Schritt ist die mechanische Behandlung durch Rechenanlagen, Sandfang und Fettabscheider.

Danach Kommen die Abwässer in das Vorklärbecken hier erhält man bei geringer Bewegung einen sich langsam absetzenden Schlamm, der zur weiteren Behandlung in den Faulturm gebracht wird.

Danach werden die Gelösten Stoffe mit dem Belebtschlammverfahren abgebaut. Dabei wird das Abwasser einige Stunden homogen gemischt und belüftet.

Im letzten Schritt kommt das Abwasser in das Nachklärbecken hier setzen die im Belebtschlammbecken gebildeten Flocken ab.

so dass klares gereinigtes Abwasser entsteht

-Danach wird der Stickstoff der sich im Abwasser in Form von Ammoniak befindet Elliminiert. Seine Entfernung erfolgt mikrobiell in zwei Schritten -Oxidation zu Nitrat (Nitrifikation) -und der anschschließenden Reduktion zu N2 ( Denitrifikation)

-Auch das Phosphat im Abwasser wird Elliminiert Es wird mit mehrwertigen Metall Ionen ausgefällt Dazu verwendet man Salze von Eisen, Aluminium oder Calcium

Faulturm und Faulschlamm Entsorgung

Der im Vorklär und Belebungsbecken anfallenden schlamm wird im Faulturm unter Sauerstoffausschluss und leichter Erwärmung für zwei bis drei Wochen inkubiert. Hierbei läuft ein anaeorober methanogener Abbau ab, der den Organischen Gehalt des Schlamms um 80% reduziert.

Das gebildeter Methan kann zu Heizzwecken und für einen Teil der Energieversorgung der Belüftung genutzt werden.

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Einsatzfelder der Umweltmikrobiologie ====

-Boden ---Kompostierung ---Müllvergärung ---Altlastensanierung

-Wasser ---Abwasserreinigung ---Sickerwasserbehandlung ---Trinkwasseraufbereitung

-Luft und Gas ---Desodierung und Reinigung von Industrie und Stallabluft Enfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas

Abwasserbehandlung

Ein Problem, das jeden betrifft, ist die Reinigung des Abwassers. In Deutschland wird etwas ein viertel des gesamten Niederschlags als Brauchwasser genutzt, allerdings zwei Drittel davon als Kühlwasserdruch die Energiewirtschaft, Das Restliche Drittel hat ein Volumen von etwas 200l pro Einwohner und Tag

- Es enthält komponenten die keinesfalls in die Seenen und Flüssen eingeleitet werden dürfen. Daher muss das Abwasser gereinigt werden bevor es in Seen und Flüssen eingeleitet werden darf.

==== Schritte der Abwassereinigung

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Ziele der Abwasserbehandlung sind das Enfernen von pathogenen Bakterien viren und Wurmeiern

die MInderalisierung der organischen Substanz sowie die Enfernung von Pflantennährstiffen die zur Eutrophierung der Gewässeer beitragen würden.

Der erste Schritt ist die mechnische Behandlung durch Rechenanlagen, Sandfang und Fettabschieder.

Das Kommen die Gewässer in das Vorklärbecken hier erhält man bei geringer Bewegung einen sich langsam absetzenden Schlamm, der zur weiteren Behandlung in den Faulturm gebracht wird.

Daniach werden die Gelösten Stoffe mit dem Belebtschlammverfahren abgebaut,

Dabei wird das Abwasser einiege sStunden homogen gemischt und belüftet.

Im nächsten Schritt kommt das Abwasser in das Nachklärbecken hier setzen die im Belebtschlammbecken gebildeteen Flocken ab.

so dass klares gereinigtes Abwasser entsteht.

Danach wird der Stickstoff der sich im Abwasser in Form von Ammoniak befindet Elliminiert. Seine Entfernung erfolgt mikrobiell in zwei Schritten -Oxidation zu Nitrat (Nitrifikation) und der anschschließenden Reduktion zu N2 ( Denitrifikation)

Auch das Phosphat um Abwasser wird Elliminiert Es wird mit mehrwertigen Metall Ionen ausgefällt Dazu verwendet man Salze von Eisen, Aluminium oder Calcium

==== Faulturm und Faulschlamm Entsorgung

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Der im Vorklär und Belebungsbecken anfallendene schlamm wird im Faulturm unter Sauerstoffausschluss und leicher Erwärmung für zweib bis drei Wochen inkubiert. Hierbei läuft ein anaeorober methanogener Abbau ab, der den oganischen Gehalt des Schlamms um 80 reduziert.

Das gebildeter Metahn kann zu Heizzwecken und für einen Teil der Energieversorgung der Belüftung genutzt werden.