LC-MS/MS Festphasenextraktion

Forschung

Hydrobiologie und Organische Spurenanalytik

Analytik von organischen Mikroverunreinigungen, Spurenstoffanalytik, Umweltanalytik, Umweltchemie

Forschungsschwerpunkte

  • Umweltanalytik
  • Organische Mikroverunreinigungen
  • Target und non Target Screening
  • Monitoringstrategien
  • Untersuchungen zum Auftreten, dem Verbleib und der Wirkung umweltrelevanter Chemikalien
  • Biologische in-vitro-Testsysteme zur Bestimmung der hormonellen Aktivität von Umweltproben;
    E-Screen-Assay
  • Biologischer Abbau und Beurteilung von Schadstoffen, Chemikalien, organischen Feststoffen und Polymeren in Wasser und Boden
  • Ermittlung des biologischen Abbaus von Substanzen
  • Neue Technologien für die Wasseraufbereitung, (Membranen, bioabbaubare Polymere)

Aktuelle Forschungsprojekte

Entwicklung eines innovativen biologischen Einfachverfahrens zur Nitratelimination in der Aquakultur mit Fettsäuren als Kohlenstoffquelle zur Wassereinsparung in Kreislaufanlagen

Aquakultur-Kreislaufanlagen (RAS = Recirculating Aquaculture Systems) haben im Vergleich zu konventionellen Durchlaufanlagen einen deutlich niedrigeren Wasserbedarf. Je höher die Anforderungen an die Wasserqualität und die einzuhaltenden Grenzwerte des Ablaufs in den Vorfluter sind, umso eher ist eine Nitratelimination mit einer Denitrifikationsanlage erforderlich. Mit einer solchen Anlage kann der Wasserbedarf gegenüber einer konventionellen Kreislaufanlage (nur mit Nitrifikationsreaktor) auf unter 10% gesenkt werden. Zudem bleibt durch die Denitrifikation der pH Wert weitgehend konstant und ein Chemikalieneinsatz lässt sich vermeiden. Jede Wassereinsparung senkt auch den Energiebedarf für das Aufheizen des Frischwassers auf Betriebstemperatur.

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Einfachverfahrens zur Denitrifikation, bei dem komplexe Füllkörper dem Anwender eine einfach zu bedienende und kostengünstige Technik ermöglichen, da hier keine komplizierten Dosierregelungen erforderlich sind.

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (KMU innovativ)
Ansprechpartner: Frau Dr. Angela Boley
Projektpartner: Ratz Aqua & Polymertechnik GmbH & Co KG
Projektlaufzeit: 04/2017 -03/2019

Entwicklung einer umweltschonenden Technologie in der Aquakultur zur Entnahme von Stickstoff und Mikropartikeln in Kreislaufanlagen

Mit diesem Projekt wird ein biologisches Hochleistungsverfahren zur Nitratelimination, kombiniert mit einer Membrantechnologie in der praktischen Anwendung erkundet. Wie schon in den beiden Vorgänger-Projekten erfolgt eine kontinuierliche Reinigung der Membranen zur Unterbindung des Biofouling mit Reinigungskörpern, die im Wasserstrom bewegt werden.

Nachdem in Phase 2 die prinzipielle Eignung des Membran-Denitrifikationsreaktors für den Betrieb im halbtechnischen Maßstab nachgewiesen werden konnte, wird nun der Betrieb in Kreislaufanlagen zur Fischproduktion an zwei unterschiedlichen Standorten unter Praxisbedingungen untersucht.

Es ist zu erwarten, dass die Integration einer solchen Anlage in eine Aquakulturkreislaufanlage zu massiven Einsparungen von Wasser und Energie führt und die Lebensbedingungen für die Fische verbessert.
Das Wohlbefinden der Fische ist ein wichtiger Bestandteil dieser Projekt-Konzeption. Messungen von Blut- und Wasserproben, u.a. des Stressparameters Cortisol durch Kollegen des Partners Tierärztliche Hochschule Hannover sollen zeigen, wie die Fische auf die verbesserten Umweltbedingungen reagieren.

Mittelgeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Ansprechpartner: Frau Dr. Angela Boley
Projektpartner: MaxFlow Membran Filtration GmbH
Zentrum für Infektionsmedizin, Abteilung Fischkrankheiten und Fischhaltung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
AQUA SCHWARZ GmbH
Fischzucht Rhönforelle GmbH & Co. KG
Projektlaufzeit: 10/2016 -08/2018
Störe (c) Angela Boley
Störe

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Projektbeschreibung: Verbundprojekt MOTREM (pdf/29KB)

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Ansprechpartner: Herr Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg W. Metzger (ISWA),
Herr Dr. Bertram Kuch,
Frau Eleni Laski, M.Sc.
Projektpartner: Universidad Rey Juan Carlos (Coord.)
University of Helsinki
Università di Torino
Aqualia Gestion Integral del Agua S.A.
Bruker Española, S.A.
Projektlaufzeit: 09/2014 -12/2017
Pforzheim - NoNitriNox (c) Angela Boley

Der Emission von Lachgas (N2O) aus Kläranlagen wurde in letzter Zeit wieder mehr Aufmerksamkeit zuteil, seitdem bekannt ist, dass dieses klimaschädliche Gas auch unter aeroben Bedingungen im Belebungsbecken entsteht. N2O kann daher sowohl bei der Nitrifikation als auch bei der
Denitrifikation entstehen.

Hierbei sind insbesondere die Faktoren Sauerstoffkonzentration und Kohlenstoffquelle relevant. Im Rahmen des Projektes erfolgte eine Modellentwicklung (durch die Projekt-Partner), um die Prozesse bei der Entstehung von Lachgas abzubilden und letztendlich zur Prozessregelung einzusetzen. Dazu wurden vom ISWA Daten generiert und Batch-Versuche im Labor, sowie halbtechnische und großtechnische Versuche durchgeführt.

Es konnten Schlussfolgerungen bzgl. dem Einfluss der C-Quelle (bei der Denitrifikation), sowie zu den Einflüssen der Sauerstoffkonzentration gezogen werden.
Die Anwendung der Versuchsergebnisse liegt in der Erstellung von Modellen und der Umsetzung in eine Prozessregelung durch die Projekt-Partner.

Projektbeschreibung: NoNitriNox (pdf/185KB)

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Ansprechpartner: Frau Dr. Angela Boley
Projektpartner: ifak e.V. Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg
Weber-Ingenieure GmbH
Stadtentwässerung Pforzheim
Abwasserverband Steinlach-Wiesaz
Projektlaufzeit: 06/2013 -05/2016

Projekt Homepage

 

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung, Land Baden-Württemberg
Ansprechpartner: Prof. Dr. Rita Triebskorn, Universität Tübingen Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg W. Metzger Dr. rer. nat. Bertram Kuch Dipl.-Ing. Claudia Lange
Projektpartner: Universität Tübingen; Universität Frankfurt; Karlsruher Institut für Technologie (KIT); Masaryk Universität, RECETOX, Brno; Institut für Seenforschung Langenargen (ISF); Institut Mediterraneen de Biodiversite et d‘Ecologie marine et continentale (imbe), Avignon; DVGW-Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe (DVGW-TZW); Dr.Ing. Jedele und Partner GmbH; Ökonsult Gbr; Biologiebüro Weyhmüller (BBW); Gewässerökologisches Labor Starzach (GÖL); HYDRA-Institut Konstanz; Steineis-Donau-Zentrum; Stadt Ravensburg; Erichskirch; Tettnang; Gemeinde Merklingen; Regierungspräsidium Tübingen; AZV Mariatal; AV Unteres Schussental
Projektlaufzeit: 01/2012 - 12/2014

 

Mittelgeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Ansprechpartner: Dr. Angela Boley
Projektpartner: MaxFlow Membran Filtration GmbH, Zentrum für Infektionsmedizin, Abteilung Fischkrankheiten und Fischhaltung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Projektlaufzeit: 06/2012 - 03/2014

 

 

Mittelgeber: Forschungszentrum Karlsruhe - Bereich Wassertechnologie und Entsorgung i. A. d. Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Ansprechpartner: Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg W. Metzger Dr. Angela Boley Dr.-Ing. Martin Kieninger Dr.-Ing. Wolf-Rüdiger Müller
Projektpartner: Forschungszentrum (Research Center) Karlsruhe (FZKA) Technologie Zentrum Wasser, Karlsruhe (TZW) Universität Karlsruhe, Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie (EBI) Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) Firma Nordic Water GmbH Firma Formtechnik in Südbaden GmbH & Co. KG Kooperation mit Tsinghua University, Institute for Nuclear Energy Technology Beijing
Projektlaufzeit: 10/2006 - 03/2010

Ziel des Projektes ist es, die Nutzbarkeit von Gärrest aus Biovergärungsanlagen als Düngemittel zu ermitteln. Das Hauptaugenmerk der Untersuchungen liegt dabei auf organischen Schadstoffen, Pestiziden, Schwermetallen und ausgewählten Bakterien wie Escherichia coli (E.coli) und Bacillus cereus (B. cereus). Im Rahmen des Projektes werden über ein Jahr hinweg monatlich Prozessproben einer Biovergärungsanlage genommen. Eine wichtige Zielstellung liegt in der Untersuchung des aus den Gärresten erhaltenen Komposts und der Ermittlung der Bioverfügbarkeit darin enthaltener Schadstoffe. Hierzu werden Pflanzen und Kompostwürmer aus Feldversuchen und Laborexperimenten analysiert, parallel wird das Vorkommen und der Verbleib spezifischer Bakterien in Getreide- und Milchprodukten ermittelt.

Das ISWA ist in diesem Gemeinschaftsprojekt für die Analytik organischer Mikroverunreinigungen zuständig.

Mittelgeber: Research Council of Norway, P.O. Box 2700 St. Hanhaugen, 0131 Oslo
Ansprechpartner: Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg W. Metzger Dr.-Chem. Jessica Stäb
Projektpartner: Bioforsk (Norwegen), Norwegian University of Life Sciences (UMB), University of Helsinki (Finnland)
Projektlaufzeit: 01/2008 - 12/2010

 

 

Mittelgeber: Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW)
Ansprechpartner: Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg W. Metzger Dr.-Ing. Jörg A. Pfeiffer
Projektpartner: Dr. Heinz Gerd Schröder, Institut für Seenforschung des Landes Baden-Württemberg, Langenargen Wasserwirtschaftsamt Kempten Vorarlberger Institut für Umwelt und Lebensmittelsicherheit Amt für Umwelt der Kantone St. Gallen und Thurgau Amt für Gesundheits- und Verbraucherschutz der Kantons St. Gallen
Projektlaufzeit: 01/2008 - 10/2009

Die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen kommunaler Kläranlagen wird hauptsächlich aufgrund des Gehaltes an persistenten organischen Spurenstoffen kontrovers diskutiert. Verschiedene Untersuchungen deuten darauf hin, dass auch in Bioabfällen und den daraus hergestellten Komposten ähnliche Schadstoffe zu erwarten sind. Die Datenlage bei Kompostierungs- und Vergärungsanlagen ist derzeit als gering einzustufen. Da andererseits die Verwertung von Bioabfällen durch Kompostierung und Vergärung ein wichtiges Glied der Entsorgungswirtschaft darstellt (Bioabfall- und Grünschnittmenge in Baden-Württemberg ca. 1,2 Mio. Tonnen pro Jahr), sind die hiervon potentiell ausgehenden Gefahren von fundamentaler Bedeutung für eine zukünftige Abfallwirtschaft.

Mit dieser Monitoringstudie soll die derzeitige Datengrundlage zum Vorkommen verschiedener umweltrelevanter Chemikalien in baden-württembergischen Komposten erweitert werden. Sommer- und Winterbeprobungen können dabei eine mögliche jahreszeitliche Verschiebung des Schadstoffgehaltes aufgrund unterschiedlicher Zusammensetzung des Input-Materials aufweisen. Durch instrumentelle Analytik mittels GC/MS sollen verschiedene Umweltkontaminanten wie PCB, PAK, aber auch hormonwirksame Substanzen wie Nonylphenole, Desinfektionsmittel und Flammschutzmittel erfasst werden.

Abschlussbericht

Mittelgeber: Land Baden-Württemberg, Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung (BWPLUS)
Ansprechpartner: Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg W. Metzger Dr. rer. nat. Bertram Kuch Dipl.-Chem. Silke Rupp
Projektpartner: Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft, ISWA, Uni-Stuttgart - Prof. Kranert / Dr. Klaus Fischer
Projektlaufzeit: 10/2005 - 09/2006

Kontakt

Bertram Kuch
Dr. rer. nat.

Bertram Kuch

Arbeitsbereichsleiter "Hydrobiologie und Organische Spurenanalytik" (BiOS)

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