Forschungsschwerpunkt Biogene Rohstoffe

Vision

Während Goethe in seinem „Faust“ einen der beiden Protagonisten sagen lässt: „Denn alles, was entsteht / ist wert, dass es zugrunde geht“, liegt der visionäre Ansatz im Forschungsschwerpunkt Biogene Rohstoffe darin, möglichst nichts, was in der Agrar- bzw. Ernährungswirtschaft „entstanden“ ist, „zugrunde gehen“ zu lassen: Im Mittelpunkt steht der Kreislaufgedanke. Dieser manifestiert sich u. a. in der Erforschung und Entwicklung von technologischen Verfahren zur Nutzung der Nebenprodukte von Produktions- und Verarbeitungsverfahren. Er hat daher im Sinne der gängigen Definitionen von „Nachhaltigkeit“ mindestens eine ökologische und eine ökonomische Komponente. Ökologisch stehen die Vermeidung von Abfällen, die Erfassung von Biomassepotenzialen sowie die Vervollständigung energetischer und stofflicher Kreisläufe im Fokus.
In ökonomischer Hinsicht erlangt die Erarbeitung von technologischen Möglichkeiten einer zusätzlichen Wertschöpfung einerseits konkrete betriebswirtschaftliche, andererseits aber auch volkswirtschaftliche Bedeutung. Umfangreiche Arbeiten in diesem Forschungsschwerpunkt sind gerichtet auf die Entwicklung von innovativen Verfahren zur Gewinnung von Wertstoffen aus (1) den direkten Nebenprodukten („Abfällen“) der pflanzlichen und der tierischen Produktion sowie (2) der stofflichen Verarbeitung bzw. energetischen Verwertung der eigentlichen Haupterzeugnisse dieser Produktionsverfahren. Beispiele hierfür sind aktuelle Forschungsarbeiten zur Verwertung von Faserstoffen (sowohl pflanzlicher als auch tierischer Herkunft), zur Biogaserzeugung (mit Blickpunkt auf die Eingangs- und die Ausgangssubstrate) sowie zur Optimierung von Prozessen der stofflichen und energetischen Nutzung von Biogenen Rohstoffen.

HPTLC

Technische Ausstattung

  • Biogastechnikum:
    • Batch-Aufbauten (Typ Eudiometer) für Biogaspotentialbestimmungen (90 Einzelplätze)
    • 4 Reaktoren für (semi-) kontinuierliche Prozessversuche mit automatisierter Messtechnik, inkl. Rührtechnik mit Drehmomentanzeige
    • FOS/TAC-Analytik
    • Gasmessgerät (CH4, CO2, O2, H2S)
  • Mess-Technikum:
    • Bodenatmungsmessgerät (Typ Carbo2Bot, 160 Einzelplätze)
  • Technikum Probenvorbereitung und Pflanzenversuche:
    • Gefriertrockner
    • Mühlen
    • Klimakammer
  • Nass-chemische Laboratorien, z. B.:
    • Gelelektrophorese
    • Karl-Fischer-Titration
    • Ultrafiltration
    • Hochleistungsdünnschichtchromatographie (HPTLC)
    • Enzymassays und wässrige Hydrolysen (inkl. Multiplattenreader)
    • Tensiometer

Leistungsangebote

  • Futtermittelanalyse:
    Rohfett, Rohprotein, Rohfaser, NDF, ADF, ADL
  • Karl-Fischer-Titration
  • Konzentrationsbestimmung von Pektin
  • Enzymassay
  • Konzentrationsbestimmung von Glucomannan
  • Konzentrationsbestimmung von Glucose/Mannose/Fructose
  • Biogaspotenzialbestimmung:
    500 ml Gärgefäß
  • (Semi-) kontinuierlicher Biogasreaktortest:
    15 L Nutzvolumen
  • FOS/TAC-Bestimmung
  • Gefriertrocknung:
    Max. 5 Liter
  • Konzentrationsbestimmung von Analyten mit der HPTLC:
    CAMAG Linomat 5, Horizontal-Entwicklungskammer 20x10 cm, Tauchvorrichtung III für Platten bis zum Format 20x20 cm, DC-Plattenheizer III, CAMAG TLC Scanner III
  • Methodenentwicklung mit der HPTLC
  • Bestimmung der mikrobiellen Bodenatmung
  • Toxizitätstest mit Pflanzen
  • Regenwurmvermeidungstest
  • Gefäßversuch in 6kg-Mitscherlich-Gefäßen
  • OECD 207 C-Transformationstest
  • OCED 216 N-Transformationstest
  • Biologische Abbaubarkeit von organischen Chemikalien im Boden unter aeroben Bedingungen
  • Bestimmung der Oberflächenspannung

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Ansprechpartner

Frau Karen Sensel-Gunke (karen.sensel-gunke(at)iasp.hu-berlin.de)

BioKleber
Biogasreaktoren

Publikationen (Auswahl)

Dissertationen

  • Wragge V. (2014): Gärprodukte aus Biogasanlagen im landwirtschaftlichen Stoffkreislauf. Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät
  • Schimpf U. (2014): Enzymatischer Abbau des Lignocellulosekomplexes in Energiepflanzen unter besonderer Berücksichtigung der Silierung und der Biogasproduktion. Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Präsentationen

  • Wilken V.; Zapka O.; Muskolus A.: Product quality of P-recycling products: fertilizing efficiency – results of pot and field trials. P-Rex Final International Workshop. Amsterdam, Juni 2015
  • Nielsen K., Sensel-Gunke K., Krieger J., Hoffmann M., Ellmer, F.: Mineralisierung von Gärprodukten aus Biogasanlagen. Fachtagung: Pflanzenbauliche Verwertung von Gärrückständen aus Biogasanlagen. Berlin, 10.-11. März 2015
  • Schimpf U., Schulz R., Schrader A.: Biocatalysts in biogas processes for higher resource and energy efficiency. 18th World Congress of CIGR, Agricultural and Biosystems Engineering - Upgrading the Quality of our life. Beijing, China, 16.-19. September 2014
  • Habermann, B.: Monitoring of biogas plants – experiences in laboratory and full scale. Conference of Decentralized Biogas Digesters and their Slurry Management. Goa, India, 20.–22. November 2014
  • Wragge V.; Nielsen K.; Roß C.-L.; Sensel-Gunke K.: Environmental impact and decomposition stability in soil of waste based biogas digestates as influenced by post-treatment methods. 9th IWA International Symposium On Waste Management Problems in Agro-Industries. Kochi, Japan, November 2014
  • Schimpf U.: Mehr Methan durch Pilze. In: Proceedings of Biogas13 - Der österreichische Biogas-Fachkongress der ARGE Kompost & Biogas Österreich und klima:aktiv, p. 27-37. WIFI St. Pölten, Austria, 2013 Online: http://www.youtube.com/watch?v=JxIOW2TH30w
  • Nielsen K., Sensel-Gunke K.: Untersuchungen zur Abbaustabilität organischer Substanz in Gärprodukten aus Biogasanlagen. Fachtagung: Pflanzenbauliche Verwertung von Gärrückständen aus Biogasanlagen. Berlin. 20.-21. März 2013
  • Nielsen K., Sensel-Gunke K., Ellmer F.: Agronomic and Ecological Effects of Biogas Residues on Soil. 16th Scientific Convention on Engineering and Architecture, Congreso Internacional del Centro Europeo Latinoamericano de Logística y Proyectos Ecológicos. Havana, Cuba, 26.-30. November 2012
  • Schimpf U., Schulz R., Pelenc V., Wolf M.: Biokatalysatoren zum Aufschluss von nachwachsenden Rohstoffen. In: Bornimer Agrartechnische Berichte, Heft 79. BiogasPOTENZIALE - Erkennen, Erforschen, Erwirtschaften. 2. Öffentliches Symposium des Biogas Competence Networks (BCN) und 7. Fachtagung Biogas 2012 von ETI und LUGV, p. 76 86. Potsdam, Germany, 2012 (ISSN 0947-7314)
  • Schimpf U., Nielsen K., Schulz R.: Biorecycling zur Gewinnung von Biokatalysatoren für den Biogasprozess. In: Tagungsband des 5. Innovationskongresses. Biogas Innovationskongress 2012 - Effizienzsteigerung von Biogasanlagen - Vorstellung der 14 besten Biogas-Innovationen der letzten 12 Monate, p. 81 94. Osnabrück, Germany, 2012 (ISBN 978-3-9813776-2-0)

Poster

  • Ritzi E.; Wragge V.; Habermann B.; Palela, M.: Methoden zur Bestimmung der organischen Säuren im Gärprozess. BIOGAS Jahrestagung und Fachmesse 2013. Leipzig, 29.-31. Januar 2013
  • Niemeijer B., Schimpf U., Tschuikowa S., Stiel A., Osthoff S.: Sugar Bags II Molecules for Mycotoxin Capture. ISM MycoRed International Conference Europe 2013 – Global Mycotoxin Reduction Strategies. Martina Franca, Italy, 27.-31. May 2013
  • Hanreich A., Schimpf U., Zakrzewsky M., Schlüter A., Klocke M.: A metagenomic approach to assess time dependent changes within a mesophilic biogas producing community. 4th Congress of European Microbiologists, FEMS 2011. Geneva, Switzerland, 26.-30. Juni 2011
  • Junne S., Neubauer P., Lopez-Ulibarri R., Berger T. R. G., Schimpf U., Pelenc V., Mähnert P., Renpenning J.: Determination of the rheologic behavior of fermentation broth in biogas plants. 14th International Biotechnology Symposium and Exhibition. Rimini, Italy, 14.-18. September 2010

Artikel

  • Habermann B., Ritzi E., Schulze F.: Monitoring of biogas plants - experiences in laboratory and full scale. Carbon – Science and Technology 7 (2): 1-7
  • Schimpf U. (2015): Enzymapplikationen: Stand und Perspektiven. Joule 1: 59-62 (ISSN 1866-2021)
  • Nielsen K., Sensel-Gunke K., Krieger, J., Ellmer, F. (2013): Gärprodukte - besser für den Humusaufbau als gedacht. Biogas Journal 6, S. 48-51
  • Schimpf U., Hanreich A., Mähnert P., Unmack T., Junne S. and Lopez-Ulibarri R. (2013): Improving the Efficiency of Large-Scale Biogas Processes - Pectinolytic Enzymes Accelerate the Lignocellulose Degradation. Journal of Sustainable Energy and Environment. 4 (2): 53-60
    Online: http://www.tci-thaijo.org/index.php/JSEE/article/view/9830
  • Schimpf U. (2013): Mehr Gas mit Pilzen. In: Biogas spezial, p. 42-44. Beilage in: dlz agrarmagazin, Joule, Neue Landwirtschaft zur Jahrestagung Fachverband Biogas, Leipzig, Germany (ISSN 1866 4547)
  • Sensel-Gunke K., Schimpf U., Getz J., Krocker M. (2013): Enzyme-containing faeces of herbivores increases biogas yield of energy crops. Agricultural Engineering. 68 (2): 112-116
    Online: https://www.landtechnik-online.eu/ojs-2.4.5/index.php/landtechnik/article/viewFile/2013-2-112-116/206
  • Nielsen K., Sensel K., Bermejo G., Krück S., Ellmer F. (2013): Humusreproduktion durch Gärreste. LOP - Landwirtschaft ohne Pflug 11, S. 28-32
  • Hanreich A., Schimpf U., Zakrzewski M., Schlüter A., Benndorf D., Heyer R., Rapp E., Pühler A., Reichl U., Klocke M. (2013): Metagenome and metaproteome analyses of microbial communities in mesophilic biogas-producing anaerobic batch fermentations indicate concerted plant carbohydrate degradation. Systematic and Applied Microbiology. 36 (5): 330-338
    Online: http://dx.doi.org/10.1016/j.syapm.2013.03.006
  • Ritzi E.; Habermann B. (2012): Spezialtenside für die Gewässer- und Bodensanierung auf Basis biogener Reststoffe –TiNasid. LIFIS ONLINE – Internet-Zeitschrift des Leibniz-Instituts für interdisziplinäre Studien e. V. (LIFIS)
  • Sensel K.; Wragge V.; Ellmer, F. (2009): Pflanzenbauliche Nutzung von Gärprodukten. Gülzower Fachgespräche 30.

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