Algenreaktor
Unter Algenreaktoren versteht man Photobioreaktoren zur Anzucht von Algen. Mit Hilfe von gezielt in geleitetem CO2 und Lichteinwirkung können die Algen innerhalb des Reaktors Photosynthese betreiben. Optimierungsbedarf besteht hauptsächlich im Hinblick auf die Produktausbeute in bestehenden Anlagen. Der
Bedarf für Kosmetikartikel, Pharmazeutika etc. kann bereits gedeckt werden, jedoch fehlt es an großtechnischen Verfahren z.B. für die Biomasseproduktion. Ein großer Vorteil liegt im schnellen Wachstum der Algen verglichen mit Landpflanzen. Demgegenüber steht der große Kosteneinsatz durch benötigte Lichtenergie, Pumpen und Flächen, um eine erhöhte Ausbeute zu erzielen. Aktuelle Forschungsansätze zur Verwendung verschiedener Algenarten:
- Nutzung als Nahrungs-/Nahrungsergänzungsmittel aufgrund der enthaltenen Mineralien, Aminosäuren und ungesättigten Fettsäuren
- Minderung von CO2-Emissionen aus industriellen Abgasen durch Nutzung als Kohlenstoffquelle für das Algenwachstum
- Erzeugung von Wasserstoff aus Algen unter speziellen Bedingungen mit Hilfe von Enzymen
- Anzucht von Algen mit hohen Ölgehalten zur Gewinnung von Treibstoffen
Es stehen aktuell drei verschiedene Reaktortypen zur Verfügung. Es besteht die Möglichkeit im Rahmen von Projekt- und Abschlussarbeiten Optimierungen der Reaktoren sowie die Erweiterung um eine geeignete Messperipherie durchzuführen und die Reaktoren zu automatisieren. Eine weitere Möglichkeit im Rahmen dieser Arbeiten ist die Erweiterung des Reaktorbestands um neue Reaktorarten.
Biologische Abluftreinigung
Neben chemischen, physikalischen und thermischen Abluftreinigungsverfahren werden auch biologische Verfahren zum Schadstoffabbau eingesetzt. Mikrobiologisch abbaubare bzw. biochemisch oxidierbare Schadstoffe werden dabei abgebaut und idealerweise zu Wasser und Kohlenstoffdioxid verstoffwechselt. Alle dazu notwendigen biochemischen Reaktionen finden entweder in einem luftdurchströmten Festbett statt, in dem die Aufnahme der Schadstoffe und der mikrobielle Abbau gleichzeitig abläuft, oder in Wäschern, in denen die Schadstoffabsorption und eine anschließende biologische Abwasserreinigung getrennt voneinander ablaufen. Biologische Verfahren sind hauptsächlich für die Beseitigung von Geruchsemissionen und die Eliminierung toxischer Verbindungen in geringen Konzentrationen geeignet, wenn Rückgewinnung oder thermischer Abbau unwirtschaftlich sind. Für die biologische Reinigung einer mit Schadstoffen belasteten Abluft werden verschiedene verfahrenstechnische Konzepte genutzt:
- Biofilter
- Biowäscher
- Membranbioreaktoren
Biologische Abluftreinigungsverfahren haben sich zunehmende Marktanteile verschafft und gelten mittlerweile als Stand der Technik. Im Labor für Chemie und Bioverfahrenstechnik stehen mehrere halbtechnische Versuchsanlagen zur Verfügung, mit denen es möglich ist, verschiedene Verfahrenskonzepte zur biologischen Abluftreinigung zu realisieren. Zur Erprobung können die Anlagen mit unterschiedlichen, schadstoffhaltigen Rohgasen betrieben werden.
Schimmelpilz-/Luftkeimbelastungen in Innenräumen
Schimmelpilze gehören zu einer Organismengruppe, die einen natürlichen Teil der belebten Umwelt des Menschen darstellen. Mehr als 100.000 Schimmelpilzarten sind zur Zeit bekannt. Ihre Aufgabe in der Natur
besteht vornehmlich daraus, organische Substanzen abzubauen und den Pflanzen als Nährstoffquelle zugänglich zu machen. Daher ist der Mensch an ein Vorkommen von Schimmelpilzen in seiner Umgebung angepasst und weist gegenüber Schimmelpilzen eine hohe natürliche Resistenz auf. Treten allerdings Schimmelpilzbelastungen auf, welche sich quantitativ und qualitativ stark von der natürlichen Schimmelpilzexposition unterscheiden, oder ist das Immunsystem des betreffenden Menschen
geschwächt, kann es zu folgenden Gesundheitsstörungen kommen:
- Allergien
- Toxische Wirkungen
- Infektionen
Dabei sind allergische Reaktionen auf Schimmelpilze (z. B. Schnupfen, Bindehautentzündung oder Asthma) auch schon bei einer natürlichen Hintergrundexposition möglich. Die Verbreitung der Schimmelpilze erfolgt durch Sporen, die nicht nur der Vermehrung sondern auch der Überdauerung dienen. Sie sind äußerst resistent gegen widrige Umwelteinflüsse, wie Temperatur, Trockenheit bzw. UV-Strahlung und daher fast überall zu finden. Dadurch können Schimmelpilze in Innenräumen auf einer Vielzahl von Materialien und in einem weiten Temperaturbereich wachsen. Feuchtigkeit hat dabei eine entscheidende Bedeutung. Da es sich bei luftgetragenen biologischen Expositionen (Bioaerosole) um lebendes Material handelt, ist die Art und Anzahl des Vorkommens in der Luft vielfältig und die Feststellung der daraus resultierenden Luftbelastung sehr komplex.
Das Projekt umfasst eine gründliche Kenntnis der Innenraumgegebenheiten des Messplatzes und der durchgeführten Analyseverfahren. Eine Untersuchung kann dabei in folgende Schritte eingeteilt werden:
- Begehung des Messortes und genaue Untersuchung der örtlichen Gegebenheiten
- Erstellung eines Begehungsprotokolls
- Sinnvolle Wahl der Analyseverfahren
- Durchführung der geeigneten Analysen im Labor
- Einschätzung des Gefährdungspotenzials und Erstellung eines Problemlösungskonzepts
Diese projektorientierte Lehrform kann für Studierende der Bachelor- sowie Master-Studiengänge, Schülern und Praktikanten angeboten werden. Durch die flexible Gestaltung der Projekte sind die unterschiedlichsten Messorte (z. B. Klassenräume, Wohnungen, etc.) denkbar. Die Ausrichtung der Projektarbeit fordert von den durchführenden Personen eine umfassende Planung und gezielte Durchführung der Messungen sowie exaktes Arbeiten im Labor, sodass theoretische Grundlagen und Praxiserfahrungen optimal miteinander kombiniert werden können.
