Umweltmikrobiologie

Professor Dr. Walter Reineke ist seit 1982 Professor für Mikrobiologie an der Bergischen Universität Wuppertal und dort an der Lehre der beiden Studiengänge Lebensmittelchemie und Chemie beteiligt. Er studierte Biologie in Bochum und Göttingen und begann 1972 mit Hans-Joachim Knackmuss erste Arbeiten zum Einfluss von Strukturelementen in Umweltchemikalien auf den mikrobiellen Abbau. Die Promotion folgte 1976 in Göttingen mit einem Thema zum mikrobiellen Abbau von Chloraromaten mit anschließender PostDoc-Zeit bei der Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung. Er ist dem Thema Umweltchemikalien / Chloraromaten bis heute treu geblieben. Die Arbeitsgruppe interessiert sich für die Biochemie und die genetische Basis der mikrobiellen Abbauwege. Schwerpunkt ist die Chemie von Metaboliten. Mittels Stämmen aus kontaminierten Standorten und solchen, die durch patchwork assembly im Labor erzeugt wurden, wird der Frage nach der Evolution der Abbauwege nachgegangen. Ferner wird versucht, durch directed Evolution Enzyme zu optimieren und zu verstehen. Die Reinigung von kontaminierten Böden durch Spezialstämme wurde analysiert. Professor Dr. Michael Schlömann wurde 1998 auf die Stiftungsprofessor für Umweltmikrobiologie der Deutschen Bundesstiftung Umwelt an die Technische Universität Bergakademie Freiberg berufen und ist seit 1999 stellvertretender Direktor des Interdisziplinären Ökologischen Zentrums der Universität. Er studierte Biologie und Wissenschaft von der Politik an der Universität Göttingen und promovierte an der Universität Stuttgart bei Hans-Joachim Knackmuss über biochemische Arbeiten zum mikrobiellen Fluoraromaten-Abbau. Im Rahmen eines Postdoc-Aufenthalts bei Nicholas Ornston an der Yale University wurde das Fundament für spätere genetische Arbeiten zur Evolution von Abbauwegen gelegt. Er erhielt 1991 den Akademiepreis für Biologie der Akademie der Wissenschaften in Göttingen. Die Forschungstätigkeiten konzentrieren sich auf die Enzymatik, Genetik, Evolution und Diversität des bakteriellen Chloraromaten-Abbaus sowie den Nachweis der Gene bzw. der Genexpression an belasteten Standorten. Daneben spielen die Physiologie von Rhodococcen und insbesondere ihre Biotensid-Synthese eine wesentliche Rolle. Schließlich werden mikrobielle Lebensgemeinschaften im Zusammenhang mit sauren Wässern aus Bergbautätigkeiten, Abbauprozessen und aufsteigenden Tiefenwässern analysiert.

1 Mikroorganismen und Umweltprobleme

2 Besonderheiten und unterschiedliche Gruppen von Mikroorganismen

3 Übersicht über die Stoffwechseltypen und Stoffkreisläufe
3.1 Prinzipien der Energiegewinnung
3.2 Haupttypen des mikrobiellen Stoffwechsels

4 Der Kohlenstoff-Kreislauf
4.1 Übersicht mit Stoffflüssen
4.2 Abbau von Naturstoffen
4.3 Kohlendioxid-Fixierung
4.4 Entstehung der Erdatmosphäre und der fossilen Rohstoffe

5 Abbau von organischen Schadstoffen
5.1 Umweltchemikalien
5.2 Abbau von Erdöl-Kohlenwasserstoffen und Polycyclischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen
5.3 Abbau chlorierter Schadstoffe
5.4 Abbau und Humifizierung von Nitroaromaten
5.5 Abbau von Sulfonsäuren und Azofarbstoffen
5.6 Persistenz von Kunststoffen, abbaubare Biopolymere
5.7 Zusammenfassung von Abbauprinzipien

6 Stickstoff-Kreislauf
6.1 Nitrifizierung
6.2 Denitrifizierung, Ammonifizierung, ANAMMOX
6.3 N2-Fixierung

7 Kreisläufe von Schwefel, Eisen und Mangan, Phosphor-Transformationen
7.1. Oxidation von Schwefel- und Eisen-Verbindungen
7.2 Sulfat- und Schwefel-Reduzierer
7.3 Fe- und Mn-Reduzierer
7.4 Aufnahme von Eisen
7.5 Phosphor-Transformationen

8 Bakterieller Metabolismus von Schwermetallen und Arsen

9 Anpassungsstrategien von Mikroorganismen an unterschiedliche Lebensbedingungen
9.1 Mikrobielles Wachstum und ökologische Strategien
9.2 Regulation und Wachstum mit Substratgemischen
9.3 Reaktionen auf Substratknappheit
9.4 Anheftung an Oberflächen und Biofilme
9.5 Anpassungen an spezielle Lebensräume

10 Charakterisierung mikrobieller Lebensgemeinschaften
10.1 Summarische Methoden
10.2 Klassische Verfahren mit dem Ziel des Nachweises bestimmter Mikroorganismen
10.3 Nachweis mikrobieller Aktivitäten über Isotopenfraktionierung
10.4 Methoden der molekularen Ökologie von Mikroorganismen

11 Biologische Abwasserreinigung
11.1 Abwasser
11.2 Abwasserreinigung in mechanisch-biologischen Kläranlagen mit aerober Stufe
11.3 Biologische Phosphat-Eliminierung
11.4 Möglichkeiten der Stickstoff-Eliminierung
11.5 Anaerobe Klärschlamm Behandlung und direkte anaerobe Abwasserreinigung

12 Biologische Abluftreinigung

13 Biologische Bodensanierung
13.1 Altlasten-Problematik
13.2 Prinzipielle Verfahren zur Altlastensanierung
13.3 Grundlegende Möglichkeiten zur Beeinflussung des biologischen Abbaus
13.4 Möglichkeiten der technischen Realisierung biologischer Reinigungsverfahren
13.5 Phytoremediation

14 Biologische Abfallbehandlung
14.1 Die Abfall-Problematik
14.2 Biologische Abfallverwertung

15 Biotechnologie in Produktionsprozessen
15.1 Produktion umweltverträglicher Pflanzenschutzmittel
15.2 Biologische Schädlingsbekämpfung
15.3 Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen und Abfällen
15.4 Nutzung von Informationen über Abbaubarkeit zum Design neuer Chemikalien
15.5 Produktionsintegrierter Umweltschutz durch Biotechnologie

16 Denkanstöße
16.1 Umweltmikrobiologie ist ein Beitrag zur umweltverträglichen nachhaltigen Entwicklung (Sustainable Development).
16.2 Grundlagen und Praxis der Umweltmikrobiologie
16.3 Nachdenken über Umweltmikrobiologie


Literatur

Register