PiCO2buddies - Entgiftung von mit Diclofenac verseuchtem Wasser durch die Symbiose von grünen Mikroalgen und Zellulose bildenden bakteriellen Mikroorganismen

• Antragsteller: Dr. Manuel Ibañez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554890432

Diclofenac (DFC) ist ein entzündungshemmendes Arzneimittel. Die Toxizität von DFC im Wasser ist weltweit, einschließlich Deutschland, zu einem bedeutenden Problem geworden. DFC hat schädliche Auswirkungen auf Wasserorganismen und reichert sich in Fischen, Pflanzen und Tieren an. Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie hat daher den aktuellen Umweltqualitätsstandard für DFC in Oberflächengewässern in Europa auf 0,05 μg/L festgelegt. Ein Bericht aus dem Jahr 2017 zeigte, dass DFC-Kontamination in mehreren Wasserquellen in Deutschland beobachtet wurde, mit Konzentrationen bis zu 25 Mal höher als der erlaubte Wert an 21 der 24 bestehenden Überwachungsstationen. DFC gelangt über Deponiesickerwasser sowie kommunale und industrielle Abwässer in die Umwelt, da die Wasseraufbereitungsprozesse unterschiedlich effizient sind und nicht darauf ausgelegt sind, diese spezifische Substanz gezielt zu entfernen. Es besteht kein Konsens über die geeignetste Wasseraufbereitungstechnologie zur gezielten Entfernung von DFC und ähnlichen Schadstoffen. Vor sechs Monaten hat der Antragsteller einen Antrag eingereicht und erhielt Fördergeld, um ein Konzept für einen Biofilmreaktor (BR) zu entwerfen und zu testen, der ein Konsortium aus zwei Mikroorganismen enthält, die in der Lage sind, die Menge an DFC im synthetischen Abwasser zu reduzieren. Dabei handelt es sich um P. salinarum, eine Mikroalge, die von Natur aus in der Lage ist, DFC abzubauen, und K. sucrofermentans, ein gramnegatives aerobes Bakterium, das Bakteriencellulose (BC) produzieren und damit einen kompatiblen Biofilm bilden kann. Die vorläufigen Ergebnisse des Antragstellers deuten darauf hin, dass die Alge allein bis zu 85 % des DFC entfernen kann, wenn frische Zellen mit einer Anfangskonzentration von DFC von 10 mg/L in einem neuen Medium in Kontakt gebracht werden, das für das Wachstum der Bakterien geeignet ist und darauf ausgelegt ist, den Gas-Flüssig-Austausch zu maximieren und alle notwendigen Nährstoffe für die Symbiose bereitzustellen. Dies bildet die Grundlage für die aktuelle Forschung im Rahmen des Walther-Benjamin-Programms, in dem der Antragsteller untersuche, wie die Aufnahme von DFC von der flüssige Phase in den Biofilm erhöht werden kann und Strategien zur Beeinflussung der Verteilung von DFC und weitere Nährstoffe im Biomaterial entwickelt werden können. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zur Entwicklung modellgestützte Strategien für die Gestaltung von Biomaterialien mit hoher aktiver Biomassekonzentration und in der Folge zu Prozessen führen, die die Marktfähigkeit erreichen und die Grundlage für neuartiger Konzepte jenseits der Abwasserbehandlung, wie Biofilmreaktoren zur Herstellung von Bulkchemikalien, legen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle