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Grundlagenermittlung zur Lachgas-Emission als Nebenprodukt der Deammonifikation

Leitung:Dr.-Ing. Maike Beier
Bearbeitung:Dipl.-Ing. Yvonne Schneider
Laufzeit:01/2010 - 12/2012
Förderung durch:Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Bild Grundlagenermittlung zur Lachgas-Emission als Nebenprodukt der Deammonifikation

Inhalt

Bereits seit Ende der 1970er Jahre ist bekannt, dass Lachgas (N2O) sowohl als Treibhausgas wirkt, als auch zur Zersetzung von Ozon in der Stratosphäre führt und dabei ein Vielfaches (300faches) der Wirkung von Kohlendioxid (CO2) entwickelt. Heute sind diese Mechanismen genauer erforscht und auch der Anteil des anthropogenen N2O an der Atmosphäre quantifiziert.

Gegenstand des Forschungsprojektes ist die Untersuchung der Bildung von Lachgasemissionen (N2O) durch biologische Umsatzprozesse unter typischen Randbedingungen von Deammonifikationsverfahren. Schwerpunkt der Untersuchungen bilden dabei Laborversuche zur Differenzierung der Lachgasbildung in den bisher nicht spezifisch betrachteten Teilschritten des Stickstoffumsatzes.

Im Fokus steht dabei sowohl die Charakterisierung der Teilschritte an sich als auch die mengenmäßige Abschätzung klimarelevanter Treibhausgasemissionen durch Teilumsetzungen.

Im Einzelnen werden folgende Gesichtspunkte bearbeitet:

  • Identifikation relevanter biologischer Bildungspfade und der N2O-Bildung und ihrer Einflussfaktoren (z. B. O2, T, NH4-Konz., pH) sowie Einstufung hinsichtlich ihrer Relevanz,
  • Formulierung der Prozesskinetik für verschiedene Stickstoffumsetzungsschritte unter  Berücksichtigung „unvollständiger“ Stickstoffumsetzungswege als Grundlagen für die Bilanzierung und Modellierung der N2O-Emissionen,
  •  Auswirkung dynamischer Schwankungen einzelner relevanter Prozessgrößen (O2, NO2),
  • Quantifizierung von N2O-Emissionen unter gezielten Betriebsbedingungen und insbesondere hohen Stickstoffkonzentrationen in Laborversuchen sowie Gesamtbilanzierung des Stickstoffumsatzes.

 Veröffentlichungen

Schneider, Y., Beier, M. and Rosenwinkel, K. H. (2011). Determination of the Nitrous Oxide Emission Potential of Deammonification under Anoxic Conditions. Water Environment Research 83(12)

 Schneider, Y., Beier, M. and Rosenwinkel, K.-H. (2012). Effect of substrate availability on nitrous oxide production by deammonification processes under anoxic conditions. Microbial Biotechnology 5(3)

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