Institut für Biologische Verfahrenstechnik

Das Institut für Biologische Verfahrenstechnik an der Hochschule Mannheim hat seine Schwerpunkte in der Integration biologischer Verfahren und Techniken in den Produktionsablauf. Die Umsetzung umweltfreundlicher, emissionsärmerer Produktionsverfahren (sustainable development) bei der Modernisierung von Produktionsprozessen durch Ressourceneffizienz (also Energieeffizienz und vor allem Wassermanagement) und die Entwicklung von nachhaltigen Produkten mittels Bionik.

Institut für Biologische Verfahrenstechnik Hochschule Mannheim
Gründungsjahr:	1988
Leitung:	M. Kunz
Mitarbeiter:	9 (2018)
Fachgebiet	Biologische Verfahrenstechnik / Bionik
Ort:	Mannheim Baden-Würtemberg
Offizielle Website:	https://www.ibv.hs-mannheim.de/

Historie[Bearbeiten]

Am 01.01.1988 wurde im Fachbereich Verfahrenstechnik an der damaligen Fachhochschule für Technik Mannheim das Institut für Biologische Verfahrenstechnik unter Leitung von P.M. Kunz ins Leben gerufen.

Seither ist das Institut ständig personell und ausstattungsmäßig gewachsen: Seit 2011 gehört Angelika Hirsch zum Institut. Über 50 wissenschaftliche Mitarbeiter waren bisher im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten am Institut über Drittmittel beschäftigt. Das Institut verfügt über einen dreistöckigen Bühnenbereich in einer großen Verfahrenshalle an der Hochschule Mannheim, während in drei Laborräumen im Tiefgeschoss die laboranalytische Ausstattung für mikrobiologische Arbeiten bereit steht.

Aktivitäten[Bearbeiten]

Im Institut werden Themen der weißen Biotechnologie und der Umweltbiotechnologie sowie der molekularen Bionik bearbeitet, wobei einerseits „biotechnische“ Fragestellungen bearbeitet werden, andererseits „biotechnologische“, nämlich die Integration biologischer Techniken in den Produktionsablauf und die Umsetzung umweltfreundlicher Produktionsverfahren.

Im Mittelpunkt stand dabei seit Beginn der Forschungsarbeiten die „Metall-Biologie“ mit folgenden Schwerpunkten:

„Biologische Entfettung“ (Entfettung von Oberflächen mit thermophilen Mikroorganismen)
„Biologische Entrostung“ mit Siderophoren
„Biologisches Entfernen von Anlauffarben“ mit Siderophoren
„Biosorption“ von Eisen aus Spülbädern
„Biologischer Korrosionsschutz“ auf Basis natürlicher Substanzen

Bei der „Biologischen Entrostung“ beispielsweise nutzt man die Eigenschaften von durch Mikroorganismen gebildeten Siderophoren, die in der Lage sind, mit dreiwertigem Eisen Komplexe zu bilden. Das Verfahren funktioniert schnell und effektiv im pH-neutralen Bereich ohne die Anwendung von konzentrierten Säuren und ohne das Material selber anzugreifen.

Früher waren Forschungsschwerpunkte im Bereich der Abwasser- und Abluftbehandlung, heute interessieren solche Themen, bei denen es um Extremsituationen geht, beispielsweise:

Einsatz von Halophilen bei der Behandlung salzhaltiger Abwässer.
Biologische Entfettung mittels thermophiler Mikroorganismen

Trinkwasseraufbereitung unmittelbar nach einem Katastropheneinsatz mittels Cu/Ag/Zn

Infrastruktur[Bearbeiten]

Am Institut sind über 100 verfahrenstechnische unit operations in Form von frei kombinierbaren Modulen.

Neben einigen Modulen zu „Aufarbeitungsverfahren“ verfügt das Institut über eine über mehrere Stockwerke reichende, halbtechnische Simulationsanlage für die simultane kombinierte Behandlung von Abluft und Abwasser, wie sie in Betrieben anfallen, die beispielsweise organische Lösungsmittel einsetzen. Über eine Art Fahrstuhl können hier Mikroorganismen auf Füllkörpern aus dem Abluftreaktor in den Abwasserreaktor (und wieder zurück) überführen werden, so dass für die Abluftbehandlung die gesamte sonst notwendige Peripherie (Neutralisierung, Nährstoffdosierung usw.) entfallen kann.

Ferner verfügt das Institut über eine Heißentfettungs-Biomembran-Modulanlage. Der Bioreaktor „arbeitet“ bei Temperaturen bis 80 Grad Celsius mit Mikroorganismen aus heißen Quellen. Sie verstoffwechseln die Öle und Fette, die bei der Oberflächenreinigung abgereinigt werden, zu CO₂ und Wasser (sowie Biomasse) und produzieren dabei Tenside, die mit dem gereinigten Prozesswasser über eine Membran in die Heißentfettungsbäder zur Ablösung der Fette und Öle von den Oberflächen zurückgegeben werden können.

Weiterhin gibt es am Institut eine variabel gestaltbare 4-Straßen-Modulkläranlage, bestehend aus zwei parallelen Straßen mit identischen Bioreaktoren und Phasentrennern.

Einen weiteren Bereich machen die Membran-Filtrationsmodule aus.

Ein Rundgang durch das Erdgeschoss ist auf der Webseite zu besichtigen.

Projekte[Bearbeiten]

KVS-Projekte[Bearbeiten]

Wasserdesinfektion nach einem unmittelbaren Katastropheneinsatz
Algenbioreaktor zur Wasserenthärtung
Komplexierung von Aluminiumoxid durch natürliche Chelatoren zur Substitution von Beizsäure beim Glanzbeizen
Enzymatische Vernetzung von Kollagen zur Herstellung von biologisch abbaubaren Schutzfolien auf Basis nachwachsender Rohstoffe
Enzymatische Entfernung des Gelbstichs aus ergrauten Haaren
Produktion Biotenside bei der Heißentfettung von Oberflächen
Tensidrecycling bei der Oberflächenreinigung
Sanitärwasser- und Brauchwasser-Herstellung aus Regenwasser
Selbstreinigender Schrägklärer
Eisenentfernung von Metalloberflächen und aus Prozessbädern mit Hilfe von Biomasse
Entfernung von Anlauffarben mit mikrobiellen Komplexbildnern
Komplexierung von Aluminiumoxid durch natürliche Chelatoren zur Substitution von Beizsäure beim Glanzbeizen
Funktionstauglichkeit biologischer Korrosionsschutzmittel
Entwicklung eines selbstreinigenden Schrägklärers zur Praxisreife und Nachweis seiner Funktionstüchtigkeit
Sanierung vertrockneter Brunnen, insbesondere in der Dritten Welt, mit Hilfe natürlicher Produkte

DBU-Projekte[Bearbeiten]

Kollagenfolien zum Schutz von lackierten und unlackierten Oberflächen
Entwicklung eines enzymatischen Abflussreinigers

Kärcher-Projekte[Bearbeiten]

Produktion von Biotensiden bei der Heißentfettung mittels thermophiler Mikroorganismen

BMBF-Projekte[Bearbeiten]

Biotechnologische Prozessentwicklung für neuartige Membranen auf Basis Kollagen

Weitere Projekte[Bearbeiten]

Besiedlung von Anthrazitstaub mit Nitrifikanten
Verbesserung von Steuer- und Regelprozessn zur biologisch-chemischen Phosphor-Elimination
Wasserkreislauf-Simulator
Modulmeßanlage
Fermenter-Prüfstand
Biologische Entfettung
Biologische Entrostung
Biofilmvermeidung in Wasserkreisläufen
Formulierung von Kühlschmierstoffen
Emulsionsspaltung
Ökologische Produktion
Mikrobielle Entrostung von Oberflächen
Modularisierung von Reaktoren
Reststoffvermeidung durch biologische Entfettung in einer Feuerverzinkerei
Biologische Abgasreinigung: Biosorber
Schlamm
Phasenseparation: Selbstreinigender Schrägklärer / Rohrbündelklärer
Sedimenter-Kaskade
Grobentschlammung
Zentrifugalabscheider bei Mischwasserabfluss
Vario-Bioreaktor
Spezialisten-Recycling
Redox-Steuerung für kleine Kläranlagen