Biogaserzeugung in der Abfallverwertung (anaerobe Verwertung)

Schritte der anaeroben Verwertung

1. Hydrolyse
   • Beschreibung: In diesem Schritt werden komplexe Polymere wie Kohlenhydrate, Proteine und Lipide in einfachere Verbindungen wie Zucker, Aminosäuren und Fettsäuren zerlegt.
   • Enzyme: Hydrolasen (z.B. Amylasen, Proteasen, Lipasen)
   • Beteiligte Mikroorganismen: Hydrolytische Bakterien
2. Acidogenese
   • Beschreibung: Die Produkte der Hydrolyse werden durch fermentative Bakterien in kurzkettige organische Säuren (z.B. Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure), Alkohole, Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt.
   • Beteiligte Mikroorganismen: Fermentative Bakterien (z.B. Clostridium, Enterobacter)
3. Acetogenese
   • Beschreibung: In diesem Schritt werden die kurzkettigen organischen Säuren und Alkohole durch acetogene Bakterien in Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt.
   • Beteiligte Mikroorganismen: Acetogene Bakterien (z.B. Acetobacterium, Clostridium)
4. Methanogenese
   • Beschreibung: Dieser letzte Schritt der anaeroben Verwertung wandelt Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid in Methan und Wasser um. Dies wird durch methanogene Archaeen durchgeführt.
   • Beteiligte Mikroorganismen: Methanogene Archaeen (z.B. Methanobacterium, Methanosarcina)

Anaerobe Verwertung von Lipiden

Lipide, insbesondere Triglyceride, durchlaufen ähnliche Schritte der anaeroben Verwertung, wobei der Fokus auf der Spaltung der Esterbindungen und der anschließenden Umwandlung der freigesetzten Fettsäuren liegt.

1. Hydrolyse der Lipide
   • Beschreibung: Triglyceride werden durch Lipasen in Glycerin und freie Fettsäuren gespalten.
   • Enzyme: Lipasen
   • Beteiligte Mikroorganismen: Hydrolytische Bakterien (z.B. Bacillus, Pseudomonas)
2. Beta-Oxidation der Fettsäuren
   • Beschreibung: Freie Fettsäuren werden durch Beta-Oxidation in Acetyl-CoA umgewandelt.
   • Beteiligte Mikroorganismen: Verschiedene anaerobe Bakterien und Archaeen
3. Verwertung der Acetyl-CoA
   • Beschreibung: Acetyl-CoA kann in den Acetogenese- und Methanogenese-Schritten weiterverwertet werden.
   • Beteiligte Mikroorganismen: Acetogene und methanogene Mikroorganismen

Zusammenfassung

Die anaerobe Verwertung von polymeren Substraten und Lipiden ist ein komplexer biologischer Prozess, der durch eine Vielzahl von Mikroorganismen durchgeführt wird. Diese Mikroorganismen arbeiten in verschiedenen Stufen zusammen, um die komplexen organischen Verbindungen in Methan und Kohlendioxid umzuwandeln. Dieser Prozess ist nicht nur wichtig für die Abfallbehandlung, sondern auch für die nachhaltige Energieerzeugung in Form von Biogas.