MOE-Fellowship: Pavel Chaloupsky

Wenn die Farben verblassen: Entwicklung der Mikroalgen-Technologie für den biologischen Abbau von Azofarbstoffen

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Azofarbstoffe  sind  die  am  häufigsten  verwendeten  industriellen  Chromophore  und machen  mehr  als  70%  der  organischen  Farbstoffe  aus,  die  weltweit  in  einer  Vielzahl industrieller  Prozesse  eingesetzt  werden.  Ein  beträchtlicher  Teil  der  Gesamtmenge  wird  in die  Umwelt  abgegeben.  Mehrere  Studien  haben  das  toxische,  krebserzeugende  und mutagene  Potenzial  solcher  Verbindungen  festgestellt.  Die  derzeit  verwendete konventionelle  Behandlung  von  Abwässern  aus  der  industriellen  Produktion  ist  entweder kostspielig  oder  äußerst  ineffizient  bei  der  Reduzierung  der  potenziell  gefährlichen Chemikalien.  Daher  müssen  Innovationen  in  der  Technologie  zum  Abbau  von Azofarbstoffen  in  Angriff  genommen  werden,  um  die  Umweltauswirkungen  der  modernen Industrie  zu  verringern.  Das  vorgestellte  Projekt  konzentriert  sich  auf  die  Aufklärung  der Mechanismen  des  biologischen  Abbaus  mithilfe  neuartiger  Technologien  in  ausgewählten Mikroalgen,  um  eine  sichere  Technologie  für  den  biologischen  Abbau  von  Azofarbstoffen zu  entwickeln. Industrielle  Prozesse  erfordern  eine  Hochskalierung  der  Abwasserbehandlungssysteme, und  die  Kultur  in  Bioreaktoren  mit  kontrollierten  Bedingungen  wird  üblicherweise  für Großbetriebe  verwendet.  Im  Rahmen  des  Projekts  wird  eine  Literaturrecherche durchgeführt  und  verschiedene  Systeme  bewertet,  die  für  den  biologischen  Abbau  von Azofarbstoffen  geeignet  sind.  Bisher  erscheint  das  am  besten  geeignete  System  ATS (Algae  Turf  Scrubber).  Das  ATS-System  wird  in  der  letzten  Phase  des  Projekts  auf  seine Eignung  geprüft. Um  die  Fähigkeit  zum  biologischen  Abbau  in  Algen  zu  bewerten,  wurde  eine spektrophotometrische  Analyse  des  Entfärbung  durchgeführt.  Die  spektrophotometrische Quantifizierung  des  Entfärbung  ist  eine  schnelle  Technik  zur  vorläufigen  Bewertung,  und geeignete Arten wurden durch diese Methode ausgewählt. Ausgewählte  Spezies  wurden  auf  ihre  Fähigkeit  hin  untersucht,  die  Azofarbstoffe  als Stickstoffquelle  zu  verwenden.  Dies  ist  eine  vielversprechende  Eigenschaft  für  die Anwendung  in  anderen  Schadstoffen. Eine  vergleichende  metabolomische  HPTLC-Analyse  zur  Charakterisierung  der experimentellen  Populationen  und  ihrer  Reaktionen  wurde  angewendet.  Eine  genaue Quantifizierung  der  Reduktion  der  Azofarbstoffe  und  die  Effizienz  der  weiteren Mineralisierung  sind  wichtig.  Da  die  Möglichkeit  besteht,  dass  Azofarbstoffe  zu  toxischen Rückständen  abgebaut  werden.  Die  Bildung  von  Abbauprodukten  wird  ein  entscheidender Faktor  sein,  wenn  geeignete  Arten  für  die  Technologie  des  biologischen  Abbaus  von Mikroalgen  in  Betracht  gezogen  werden. Weiterhin  wurden  Analysen  mittels  Raman-Spektroskopie  durchgeführt.  Die  erhaltenen Daten  werden  für  Analysen  mittels  Raman-Mikroskopie  verwendet. 

AZ: 30020/873

Zeitraum

05.02.2020 - 04.02.2021

Land

Tschechien und Slowakei

Institut

Forschungszentrum Jülich GmbH Institut für Bio- und Geowissenschaften IBG-2: Pflanzenwissenschaften

E-Mail

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Betreuer

Ladislav Nedbal