Aktivkohleadsorption
Wir untersuchen Adsorption von organischen Abwasserinhaltstoffen an Aktivkohle (Pulveraktivkohle, superfeine Pulveraktivkohle, granulierte Aktivkohle) und ermitteln abwasserspezifische Korrelationen (DOC / SAK(254) / etc.).
Weitergehende Abwasserbehandlung
Wir analysieren und bewerten Verfahrenstechniken zur weitergehenden Entfernung von anthropogenen Spurenstoffen, Mikroplastik und Antibiotika-resistenten Bakterien und Genen und befassen uns mit Monitoring mittels spezialisierter Analytik.
Phosphorentfernung
Wir untersuchen die weitergehende Entfernung von Phosphor, optimieren chemisch-physikalische Verfahren zur Fällung und Flockung und erarbeiten Synergien im Zusammenhang mit der Spurenstoffentfernung.
Treibhausgasemissionen
Wir weisen Lachgas (N₂O) mithilfe angepasster Analytik (Respirometrie, Profil-Messungen, photoakustische Gas-Analytik) nach und entwickeln Strategien zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen in verschiedenen biologischen Systemen.
Stickstoffentfernung
Wir haben langjährige Expertise mit konventionellen sowie innovativen Verfahren zur biologischen Stickstoffentfernung in der Abwasserbehandlung (Nitrifikation/Denitrifikation, Nitritation/Denitritation, Anammox, Partielle Nitritation/Anammox, etc.).
Biofilmsysteme
Wir haben umfassendes Fachwissen bei der Auslegung und dem Betrieb diverser Biofilmsysteme (z.B. MABR, MBBR, etc.) zur Abwasserbehandlung und forschen an innovativen Verfahren von Labormaßstab bis hin zur großtechnischen Umsetzung.
Betriebsoptimierung
Wir entwickeln und implementieren optimierte Verfahrenskonzepte für großtechnische Abwasserbehandlungsanlagen mit Hilfe von interdisziplinären Analyse-Methoden (Metagenomics, mathematische Simulation, Aktivitätstest, etc.).
Biofilmmodellierung
Wir untersuchen die Zusammensetzung und die Umsatzleistung von Biofilmen in Reaktoren zur Abwasserbehandlung mithilfe von 1-D und multidimensionalen Modellen. Dabei betrachten wir sowohl die Ebene des Biofilms als auch die Reaktorebene.
Simulation von Kläranlagen
Mit Hilfe von Simulationen konzipieren und optimieren wir Kläranlagen, z. B. im Hinblick auf Energieeffizienz und Treibhausgasemissionen. Hierfür verwenden wir kommerzielle Software wie SUMO und SIMBA.
Granulierte Aktivkohlefilter
Wir prognostizieren das Verhalten von organischem Kohlenstoff und Mikroverunreinigungen in granulierter Aktivkohle (GAK). Neben der adsorptiven Entfernung durch die GAK muss auch der biologische Abbau im Biofilm, der die GAK-Körner umgibt, berücksichtigt werden.
Biokinetische Modellierung
Mit Hilfe von Belebtschlammmodellen (ASM) versuchen wir, Quellen und Senken von N2O in Kläranlagen zu identifizieren und zu verstehen. Durch die Erweiterung bestehender ASM-Modelle können wir die relevanten Umwandlungsprozesse darstellen.
Machine Learning Tools
Machine Learning Tools können Muster in großen Datensätzen erkennen. Wir können diese Informationen für prädiktive Modellierung und Datenerweiterung nutzen. Letzteres kann die Genauigkeit von mechanistischen Modellen verbessern
Genomische Surveillance der Umwelt
Durch die Anwendung quantitativer Methoden sowie Next-Generation-Sequencing verfolgen wir im Rahmen von One Health die Prävalenz und Zusammensetzung von Krankheitserregern (z. B. SARS-CoV-2, Influenza, Affenpocken, TB).
Omics antimikrobieller Resistenzen
Mittels kosteneffizienter Genomsequenzierung überwachen wir in verschiedenen Umweltkompartimenten Antibiotika resistente Bakterien (ARB) und Antibiotika resistente Gene (ARG). Zudem bewerten wir die Leistung fortschrittlicher Abwasserbehandlungsverfahren im Zusammenhang mit dem AMR-Verbreitungsrisiko.
Mikrobiom-Profiling
Wir führen 16S rRNA Sequenzierung durch, um das biologischen Abbaupotenzial der mikrobiellen Zusammensetzung in verschiedenen Umgebungen zu bestimmen. Angewandt auf die biologische Abwasserbehandlung können wir so beispielsweise einen Mangel oder ein übermäßiges Wachstum von Mikroorganismen feststellen. Dadurch identifizieren wir Probleme, welche Effizienz der Abwasserreinigung beeinträchtigen, und können diese beheben.
Mikrobiom-Charakterisierung
Durch Gesamt-Genom-Sequenzierung, gezielte Sequenzierung und Transkriptomik können wir die Interaktionen zwischen Mikroben und mikrobiellen Stoffwechselwegen identifizieren, die für Abwasserprozesse einschließlich der N- und P-Transformation relevant sind.
Mikrobiom Imaging
Wir visualisieren bakterielle Gemeinschaften in Biofilmen und Belebtschlamm mittels fluoreszierender In-situ-Hybridisierung (FISH) und konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM), um Mikroben-Mikroben-Assoziationen und räumlich verteilte Prozesse für Umweltanwendungen zu verstehen.
Angewandte Bioinformatik
Wir entwickeln neuartige Ansätze zur Charakterisierung von Krankheitserregern (Bakterien und Viren) und ihrer genomischen Merkmale für die Umweltüberwachung sowie zur Aufklärung des metabolischen Potenzials und der On-Off-Mechanismen von Genen zur Optimierung biologischer Prozesse in Abwasser, Trinkwasser und Boden.
Mikrobielle Kinetik
Mit Hilfe kulturbasierter Methoden untersuchen wir die Auswirkung von Spurenstoffen auf das Wachstum von Mikroorganismen. Außerdem bewerten wir die biologische Abbauleistung der Mikroorganismen sowie das Ausmaß der Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen in Bakterienpopulationen.
Durch dasForschungslabor des Institut IWAR stehen dem Fachgebiet Wasser und Umweltbiotechnologie ein breites Spektrum an Methoden zur chemisch-physikalischen Analtyik zur Verfügung.
