Beurteilende(r)| Name: | Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Werner Fuchs |
| Herkunftsbetrieb: | |
| Arbeit |
| Typ der Arbeit: | Masterarbeit |
| Sprache der Arbeit: | Englisch |
| Titel der Arbeit in Originalsprache: | BIO-HYDROGEN PRODUCTION IN MICROBIAL ELECTROLYSIS CELLS (MECS) WITH ANALYSIS OF MICROBIAL BIOFILMS |
| Titel der Arbeit in deutsch: | H2 Produktion in mikrobiellen Elektrolysezellen und Analyse von mikrobiellen Biofilmen |
| Titel der Arbeit in englisch: | BIO-HYDROGEN PRODUCTION IN MICROBIAL ELECTROLYSIS CELLS (MECS) WITH ANALYSIS OF MICROBIAL BIOFILMS |
| Publikationsmonat: | 12.2018 |
| Seitenanzahl: | 71 |
| Volltext |
| Volltext der Arbeit: | Volltext der Arbeit im PDF-Format laden |
| Online-Katalog der Universitätsbibliothek Bodenkultur |
| AC-Nummer: | AC15271900 |
| Abstract |
| Abstract in Deutsch: | Wasserstoff hat großes Potential der universelle Energieträger der Zukunft zu werden, da durch die Verbrennung von H2 primär H2O erzeugt wird. Dadurch trägt die Verbrennung nicht zu Treibhausgasemissionen, saurem Regen oder Ozonabbau bei. Die Herstellung von H2 wird jedoch meist mit Hilfe fossiler Rohstoffe durchgeführt. Die Produktion von H2 durch
Mikroorganismen in „Mikrobiellen Elektrolysezellen“ (MEC) ist daher eine attraktive Alternative. Diese können mit Hilfe von Abwasserbakterien H2 über biologische Wege aus Acetat herstellen. Das Ziel dieser Arbeit war die Konstruktion von MECs und deren Analysen. Um mehr über den Ablauf des Wasserstoffproduktionsprozesses zu erfahren, war es wichtig die Struktur und die Zusammensetzung des Biofilms an der Anode der MEC zu
analysieren. Es zeigte sich, dass Acetatverbrauch nur möglich ist, wenn Strom geliefert wird und kein H2 im MEC-System vorhanden ist. Befand sich bereits H2 im System, wurde dieser von den Zellen wiederum zu Acetat zurückgebildet. Bezüglich der Biofilme, wurde Rasterelektronenmikroskopie (REM) verwendet, um einen Überblick über die Zellvarietät, die Dichte und den Aufbau des Biofilms zu bekommen. Durch „Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung“ (FISH) konnten die Spezies des Biofilms bestimmt werden, jedoch konnte keine geordnete Struktur des Biofilms identifiziert werden. Zusätzlich konnte durch DNA-Sequenzierung, die Bakterienkultur der anfänglichen Inokulums aus der Kläranlage mit MEC-Zellkulturen verglichen werden. Diese Arbeit erlaubt einen ersten Einblick zu einem tieferen Verständnis von Biofilmen sowie deren räumlichen und funktionellen Phänotypen. |
| Abstract in Englisch: | Hydrogen (H2) is an important renewable fuel and energy carrier of the future. Burning hydrogen does not contribute to greenhouse gas (GHG) emissions, acid rain or ozone depletion since it generates water as a major by-product. But so far, H2 is predominantly produced from fossil fuels. As an alternative, microbial electrolysis cells (MEC) have emerged as a clean and sustainable means of hydrogen production through biological routes by wastewater bacteria. The aim of this work was to construct MECs which use acetate as the sole carbon source. Analytical measurements were done to understand the nature of hydrogen producing communities on an anode biofilm. Since there was the suspicion that hydrogen production correlates with the structure of the formed biofilm, deeper analysis with microscopic methods were performed. It was shown that acetate consumption was only possible if an electric current was supplied and no additional H2 was present in the system. MECs purged with N2, were able of H2 production whereas MECs purged with H2/CO2 showed the contrary phenomenon. Concerning biofilms, scanning electron microscopy (SEM) was used to observe cell variety, density and the shape of the biofilm. Employing fluorescence in situ hybridization (FISH) the species were determined. However, no distinct structures within the biofilms were identified, and bacteria showed a thoroughly mixed pattern. Furthermore, a DNA sequencing method, was used to compare MEC cell cultures to the initial inoculum from a waste water treatment plant (WWTP) to study the evolution of microorganism communities. This thesis, is a preliminary work to a deeper understanding of biofilms and their spatial and functional phenotypes. |
| Schlagworte |
| Schlagwörter Deutsch: | Mikrobielle Elektrolysezellen, FISH, Acetat oxidierende Bakterien, Biofilme, Konfokale Mikroskopie |
| Schlagwörter Englisch: | Microbial Electrolysis Cell, FISH, Acetate Oxidizing Bacteria, Biofilms, Confocal Microscopy
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| Sonstiges |
| Signatur: | D-20668 |
| Organisationseinheit, auf der die Arbeit eingereicht wird: | H97400 Institut für Umweltbiotechnologie |
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