Herzlich Willkommen am Fachgebiet Wasser und Umweltbiotechnologie

Das Fachgebiet Wasser und Umweltbiotechnologie stellt sich mit einem interdisziplinären Team aktuellen Herausforderungen zu den Themen Wasser- und Abwasseraufbereitung und Umweltmikrobiologie. Unser Fokus liegt insbesondere auf innovativen technischen Lösungen für die Elimination von Nährstoffen (Stickstoff und Phosphor), und verfahrenstechnischen Ansätzen für die Reduktion neuartiger Schadstoffe, wie organische Spurenstoffe, Pathogene oder Kunststoffpartikel. Wir entwickeln und optimieren außerdem innovative molekularbiologische Methoden für den Einsatz in technischen Systemen, wie z.B. den Nachweis von Genmaterial (Resistenzgene, Viren) in Abwasser.

Interdisziplinäre Ansätze werden bei der Bewältigung komplexer Themen und Fragestelllungen immer wichtiger. Daher haben wir am Fachgebiet Wasser und Umweltbiotechnologie unsere Forschung sehr interdisziplinär an den Schnittstellen zwischen Umweltingenieurwesen und angewandter Mikrobiologie ausgerichtet. Dabei wollen wir Verfahren und Zusammenhänge in natürlichen und technischen Systemen mit Hilfe von mikro- und molekularbiologischen Untersuchungen erforschen und biologische Prozesse in ihrer technischen Anwendungen hinsichtlich ihrer Stabilität und Leistung verbessern. Dafür entwickeln oder adaptieren wir mikrobiologische und molekularbiologischen Methoden auf unsere spezifischen Fragestellungen. Zur Optimierung neuer Verfahren werden Versuchsanlagen im Labor- und halbtechnischen Maßstab betrieben, so z.B. in aktuellen Forschungsprojekten zu membranbasierte Biofilmverfahren, Verfahren mit Aktivkohle oder Oxidationsverfahren. Neben der experimentellen Forschungsarbeit leistet auch die mathematische Simulation von einzelnen Reaktoren bis hin zu kompletten Kläranlagen einen wichtigen Beitrag technische Systeme besser zu verstehen, zu optimieren und zu steuern. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Untersuchung mikrobiologischer Gemeinschaften und deren Dynamik. In Systemen zur Abwasserbehandlung können so z.B. die Prozesse der Nährstoffelimination optimiert werden.

Unser Fachgebiet beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit drei Themenkomplexen:

  • Stickstoffelimination und Biofilmverfahren
  • Weitergehende Abwasserbehandlung und Wasserwiederverwendung
  • Angewandte Umweltmikrobiologie

Der Forschungsbereich zu Stickstoffelimination und Biofilmverfahren beschäftigt sich neben klassischen Verfahren wie der Nitrifikation und Denitrifikation vor allem mit der Entwicklung neuer Technologien zur Stickstoffentfernung. Im Fokus stehen dabei innovative biologische Prozesse wie die Nitritation und die anaerobe Ammoniumoxidation, kurz Anammox. Außerdem beschäftigen wir uns mit den mikrobiellen Prozessen rund um die Lachgas (N2O) -Produktion und -Reduktion in technischen Systemen. Auch membranbasierte Biofilmreaktoren (MABR) sind Gegenstand unserer Forschung. Zur Entwicklung und Optimierung neuer Verfahren betreiben wir Versuchsanlagen im Labor- und halbtechnischen Maßstab. Neben experimentellen Ansätzen nutzen wir auch mathematische Modelle zur Prozessoptimierung.

Der Forschungsbereich der weitergehenden Abwasserbehandlung und Wasserwiederverwendung zielt auf die Entwicklung von technischen Maßnahmen und Anpassungsstrategien zur Verminderung von Stoffeinträgen ab. Um die Anforderungen des Gesundheits- und Gewässerschutzes, aber auch des Ressourcenschutzes zu erfüllen, ist ein effizientes Gewässermanagement unabdingbar. Im Fokus stehen hier vor allem die Untersuchungen zur Entfernung von anthropogenen Spurenstoffen (z.B. Medikamentenreste, Haushalts- und Industriechemikalien, Pestizide), Mikroplastik, antibiotikaresistente Keimen sowie Phosphor- und Stickstoffverbindungen aus kommunalen Kläranlagen. Auch hierzu betreiben wir Anlagen im Labor-, Pilotmaßstab und großtechnischen Maßstab. Des Weiteren greift hier auch die Umweltmikrobiologie um die Elimination von Pathogenen, Viren und antibiotikaresistente Keimen aus dem Abwasser und so die Reinigungseffizient zu bewerten.

Die Verbesserung der Wasserqualität und den Ausbau der nachhaltigen Wasserwiederverwendung sind auch in den Nachhaltigkeitszielen der United Nations verankert. Hierzu beschäftigt sich der Forschungsbereich der Wasserwiederverwendung mit einem nachhaltigen Wasserressourcen-Management und Strategien zur Wasserwiederverwendung, in dessen Betrachtungen demographische, ökonomische und klimatische Veränderungen mit einbezogen werden.

Die angewandte Umweltmikrobiologie liefert umspannend methodische Ansätze und Konzepte um ein grundlegendes Verständnis der biologischen Zusammenhänge zu erreichen. Dazu betreiben wir ein hochmodern ausgestattetes Mikrobiologielabor.

Susanne Lackner,
Professorin am Institut IWAR

Es gibt noch vieles zu entdecken und zu verstehen, um die Technologien bei der Wasser- und Abwasseraufbereitung effizienter und nachhaltiger zu gestalten, vor allem was die mikrobiellen Prozesse angeht.