P2.10 - Eine bioelektrochemische Sensorplattform zur inline-Messung von Acetat im anaeroben Vergärungsprozess
- Event
- 12. Dresdner Sensor-Symposium 2015
2015-12-07 - 2015-12-09
Hotel Elbflorenz, Dresden - Chapter
- P2. Biosensorik / Bioelektronik
- Author(s)
- J. Kretzschmar, J. Liebetrau - DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH, Leipzig/D, M. Mertig - Technische Universität Dresden/D, F. Harnisch - Helmholtz Zentrum für Umweltforschung UFZ, Leipzig/D
- Pages
- 126 - 130
- DOI
- 10.5162/12dss2015/P2.10
- ISBN
- 978-3-9813484-9-1
- Price
- free
Abstract
Aufgrund des wachsenden Anteils fluktuierender Wind und Solarenergie ergibt sich ein erhöhter Bedarf an flexibel bereitgestellter Energie im Stromnetz. Insbesondere die Biogasproduktion muss in Zukunft stärker flexibilisiert werden. Dafür bedarf es einer Prozessüberwachung und –regelung mit hinreichender zeitlicher Messauflösung. Kostengünstige Sensoren zur präzisen Überwachung des Biogasprozesses sind allerdings noch nicht verfügbar. Essigsäure als hochgradig prozessrelevante organische Säure wird derzeit mittels teuren, zeitaufwändigen Methoden wie Gas- oder Flüssigchromatographie analysiert. Ausgehend von diesem Forschungsbedarf präsentieren wir eine bioelektrochemische Sensorplattform zur inline-Messung von Acetat. Der Sensor basiert auf einer mikrobiellen Anode die mit einem heterogenen, Geobacter spp. dominierten Biofilm bewachsen ist. Diese Bakterien sind in der Lage eine Anode als terminalen Elektronenakzeptor für die Oxidation von Acetat zu nutzen. Die Menge der übertragenen Elektronen wird als Sensorsignal erfasst. In dieser Studie werden Ergebnisse der Biofilmbildung und -evaluierung sowie dem quantitativen Nachweis von Acetat in artifiziellem Abwasser vorgestellt. Natriumacetat in Konzentrationsbereichen von 0 - 15 mmol L-1 diente als einzige C-Quelle bzw. Analyt. Die Biofilmsignale waren gut reproduzierbar und zeigen einen Messbereich von 0.5 – 5 mmol L-1 Acetat, sowie eine Messauflösung zwischen 0,25 und 1 mmol L-1 Acetat. Für eine praktische Anwendung im Biogasbereich ist eine Erhöhung des Messbereichs auf ca. 20 mmol L-1 Acetat erforderlich. Dies kann unter anderem durch eine Verdünnung von Prozessflüssigkeiten sowie einer optimierten Sensorarchitektur erreicht werden. In Zukunft kann ein derartiger Sensor als Teil eines Überwachungs- und Regelungssystems von Biogasanlagen oder anderen biotechnologischen Anwendungen zum Einsatz kommen.