Bioreact Spurenelemente für Biogasanlagen
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Bedeutung von Spurenelementen
Von den über 100 bekannten natürlichen Elementen werden 11 in allen Lebewesen, egal ob Mensch oder Bakterium, stets genutzt – die Makroelemente: H, C, N, O, Na, Mg, P, S, K, Ca, Fe.
Andere, die Spurenelemente, werden nur von bestimmten Lebensformen benötigt. Diese Elemente, in den meisten Fällen Metalle (bei vielen Organismen Cu, Zn, Mn) aber auch Nichtmetalle wie B, sind oft obligatorischer Bestandteil aktiver Zentren von Enzymen und an Redox-Reaktionen beteiligt.
Je „exotischer“ der natürliche Standort eines Organismus ist, um so „exotischer“ kann auch sein Bedarf an Spurenelementen sein. Die einzigartigen Stoffwechselleistungen der methanogenen Archaebakterien (Abb. 1) benötigen einzigartige Enzyme und diese wiederum einzigartige Spurenelemente wie Ni, Se, Co, Mo, W, oder V (Tab. 1).
Abbildung 1: Nur methanogene Bakterien sind in der Lage mit CO2 und H2 zu wachsen!
Tabelle 1: Bedarf an seltenen Spurenelementen bei methanogenen Archaebacterien
Die methanogenen Archaebakterien im Fermenter benötigen z.T. Spurenelemente in Konzentrationen von nur wenigen Mikrogramm je Liter. Trotzdem können diese Konzentrationen – abhängig von den Inputstoffen der Biogasanlage – für ein optimales Lebensumfeld der Bakterien zu gering sein.
Eine durch Spurenelementmangel hervorgerufene Limitation des Stoffwechsels bei methanogenen Archaebakterien zeigt sich an- einem Anstieg des H2-Partialdrucks
- einem Absinken der Methankonzentration
- einem Anstieg der Propionsäure im Fermenter (der Abbau von Propionsäure zu Essigsäure, CO2 und H2 ist stark endergon; die Produkte müssen dem Prozess ständig entzogen werden)
- einem Anstieg der Isosäuren (diese entstehen durch Methylierung von Propion- und Buttersäure; die Methylierung erfolgt bei einem Überschuss an H2).
