Stabilisierung von C aus Stroh und Gründüngung im Boden -Ergebnisse eines Inkubationsversuches

Stroh und Gründüngung stellen im Marktfruchtanbau die wesentlichen Substrate für die Versorgung der Böden mit organischer Substanz dar. Weitere organische Dünger sind zumeist nicht oder nur in geringem Umfang vorhanden. Diese Situation erfordert eine differenzierte Bewertung der Humusreproduktionsleistung von Stroh und Gründüngung. Im Rahmen des BÖLN-Projektes „Sicherung der Humusvorräte mit Grün- und Strohdüngung“ (2811NA061) wird u.a. geprüft, inwiefern die kombinierte Betrachtung der C- und N-Massenbilanzen eine anwendbare Option hierfür darstellt. Die Hypothese ist, dass sich das CN-Verhältnis im Substrat-Boden-Gemisch mittelfristig stets wieder einem standortspezifischen Wert annähert. Die Stabilisierung von Substrat-C im Boden wäre somit (u.a.) von der N-Verfügbarkeit abhängig zu bewerten

Sicherung der Humusversorgung mit Grün- und Strohdüngung

Im BÖLN-Projekt HumuGS wurden Vorschläge für eine differenzierte (Neu-)Bewertung von Stroh und Gründüngung in Humusbilanzen auf Grundlage empirischer Arbeiten und unter Nutzung eines Modells zur C- und N-Dynamik in Pflanzenproduktionssystemen entwickelt. Darauf aufbauend wurden Strategien zur Sicherung der Humusversorgung von Ackerböden in viehlosen und viehschwachen Betrieben unter Berücksichtigung von Humusbilanzen und Betriebswirtschaft interdisziplinär analysiert. Insbesondere unter den N-limitierten Bedingungen in Ackerbaubetrieben des ökologischen Landbaus besteht die Notwendigkeit, die Versorgung der Böden mit organischer Substanz durch einen ausreichenden Anbauumfang von Futterleguminosen in Hauptfruchtstellung zu gewährleisten. Besonders vorteilhafte Verwertungen der Leguminosen stellen dabei Futter-Mist-Kooperationen oder die Vergärung zur Biogaserzeugung dar, da die Leguminosen hier zu Marktfrüchten werden und bei diesen Nutzungen überdies für den Humusaufbau und/oder die Pflanzenernährung besonders wertvolle Substrate verfügbar werden. In Ackerbaubetrieben des konventionellen Landbaus besitzt der Ausgleich der Inanspruchnahme von N aus der Mineralisierung organischer Bodensubstanz geringere Bedeutung als im ökologischen Landbau. Dennoch besteht auch in Fruchtfolgen des konventionellen Landbaus häufig Bedarf an über den Verbleib der Koppelprodukte hinausgehenden Maßnahmen zur Gewährleistung einer ausreichenden Humusversorgung (z.B. Zwischenfruchtbau, aber auch Futterleguminosen in Hauptfruchtstellung). Die betriebswirtschaftliche Analyse verschiedener Humusersatzstrategien zeigt dabei, dass diese nicht lediglich mit Kosten verbunden sein müssen oder per se unrentabel, sondern das Potenzial haben können, das betriebswirtschaftliche Ergebnis einer Fruchtfolge zu verbessern: eine gute Humuswirtschaft kann auch kurzfristig wirtschaftlich sinnvoll sein. Dennoch wäre eine explizite Berücksichtigung der Tatsache wünschenswert, dass die Kosten von Humusersatzstrategien kurzfristig, die Leistungen jedoch oft erst in den Folgejahren anfallen. Produktionstechnische Maßnahmen sind also als Investition anzusehen, die sich mitunter erst im Laufe mehrerer Jahre amortisiert

Schlussbericht Verbundprojekt "Verfahren zur Schwermetallelimination in sauren Beizabwässern"

Im Vorhaben zur "Schwermetallelimination aus sauren Beizabwässern" sollen zwei 2-stufige Laborreaktoren aufgebaut und betrieben werden, um in diesem Maßstab, die zur Reinigung der Abwässer notwendigen mikrobiologischen, physikalisch-chemischen und biophysikalischen Prozesse zu optimieren. Schadstoffabbau, Schwermetallausfällung und Biosorption wurden in einem Durchflusssystem so aufeinander abgestimmt, daß bei minimaler Verweilzeit die mikrobiellen Umsetzungen von Nitrat zu molekularem Stickstoff (Denitrifikation) und von Sulfat zu Sulfid (Sulfatreduktion) ablaufen und dabei die Schwermetalle als Hydroxide, Carbonate oder Sulfide effizient ausgefällt werden. Dabei muß außerdem die Versorgung der Mikroorganismen durch eine eigene Kohlenstoff- und Energiequelle gewährleistet sein. Die auf der Laborreaktorebene gewonnenen Erkenntnisse sollten dann in den Technikumsmaßstab (100 1) übertragen werden. Nach der Erprobung dieser Anlage im Dauerbetrieb und Ausweitung der gewonnenen Erfährungen sollte eine industrielle Anlage (300 1) konzipiert werden. Als erstes Ziel war ein Nitratabbau von 3500 mg NO3/l d angestrebt, während als weitergehendes Ziel eine flexible Strategie zur Prozeßführung bei variierenden Konzentrationen der Abwasserinhaltsstoffe unter Einhaltung der durch den Rahmen-Abwasser-VwV Anhang 40 vorgeschriebenen Einleitungsgrenzwerte ermittelt werden sollt

Biologie der Schwarzfäule an Reben und potentielle Abwehrmechanismen bei der Europäischen Wildrebe und verschieden resistenten Sorten

Die Schwarzfäule ist eine pilzliche Erkrankung der Weinrebe und wird durch den Erreger Phyllosticta ampelicida (Enkman) Van der Aa (P. ampelicida, telomorph: Guignardia bidwellii (Ellis) Viala und Ravaz) hervorgerufen. Die ursprünglich in Nordamerika beheimatete Krankheit, wurde im 19. Jahrhundert nach Europa eingeschleppt. Im Jahr 2002 erreichte die Schwarzfäule erstmalig auch in Deutschland wirtschaftliche Relevanz und hat sich in einigen für sie klimatisch begünstigten Regionen als Krankheit etabliert, die vor allem den Öko-Weinbau vor neue Herausforderungen stellt. Nahezu alle der in Deutschland zugelassenen Kulturrebsorten der Art Vitis vinifera sind anfällig gegenüber P. ampelicida. Ableger der letzten Europäischen Wildrebenpopulation Deutschlands, die bis heute in den Rheinauenwäldern ohne Pflanzschutzapplikation überdauert haben, wurden in einem ersten Schritt hinsichtlich ihrer Resistenz gegenüber der Schwarzfäule getestet, um deren Eignung für die Züchtung pilzwiderstandsfähiger, besonders schwarzfäuleresistenter neuer Rebsorten zu prüfen. Die Wildreben zeigten eine große Variabilität hinsichtlich ihrer Anfälligkeit. Einige Akzessionen wiesen eine gewisse Teilresistenz auf, die vermutlich in einer früher eintretenden Altersresistenz begründet ist, denn nur wenige, sehr junge Blätter wiesen Symptome auf. Zum besseren Verständnis des Pathogens wurde die Biologie von P. ampelicida näher analysiert. Mit Hilfe der Fluoreszenz- und Rasterelektronenmikroskopie wurde der asexuelle Infektionszyklus von der Anheftung der Sporen bis hin zur Bildung der Pyknidien auf Blättern der anfälligen Rebsorte ‘Müller-Thurgau‘ (‘M-Th‘) untersucht. Besonders charakteristisch für die Schwarzfäule ist das zweidimensionale Hyphenwachstum auf den antiklinalen Zellwänden der Epidermis unterhalb der Kutikula, das die lange biotrophe Phase des Pathogens prägt. Erst im Übergang zur Nekrotrophie kolonisiert das Myzel weitere Zellschichten und bildet Pyknidien. Untersuchungen basierend auf einem Nährmedientest zeigten, dass P. ampelicida fähig ist, wesentliche Bestandteile der Zellwand zu degradieren und besonders Pektin für sein Wachstum zu nutzen. Die grundlegenden Infektionsschritte von P. ampelicida wurden auf jungen (Blatt 4) und alten (Blatt 7) Blättern verschieden resistenter Genotypen (‘M-Th’ [anfällig], ‘Solaris’ [teilresistent], ‘Börner’ [resistent], drei Wildrebenakzessionen [teilresistent]) verglichen. Alte Blätter wiesen eine entwicklungsbedingte Resistenz, die sogenannte Altersresistenz auf. Es zeigte sich, dass zwar die oberflächlichen Entwicklungsstadien, wie die Sporenanheftung und Appressorienbildung nahezu unbeeinflusst von Genotyp und Blattalter waren, während jedoch die Hyphenentwicklung auf resistenten und teilresistenten Genotypen sowie alten Blättern eingeschränkt schien. Auf diesen Blättern wurden weniger Appressorien beobachtet, die in der Lage waren erfolgreich Hyphen zu etablieren, zudem waren die Hyphen kürzer und weniger stark verzweigt. In mikroskopischen Untersuchungen zu verschiedenen Abwehrmechanismen konnten mehr Kalloseakkumulationen und Phenolanreicherungen in resistenten und teilresistenten Genotypen am Ort der Penetration nachgewiesen werden. Die erhöhten Transkriptmengen der Phenylalaninammoniumlyase und Stilbensynthase der Rebsorten ‘Solaris’ und ‘Börner’ nach Inokulation mit dem Erreger der Schwarzfäule weisen darauf hin, dass phenolische Verbindungen, u.a. antifungal wirkende Stilbene, mögliche Aspekte der Schwarzfäuleresistenz darstellen. Teilweise wurden auch Superoxidanionen, die zu den reaktiven Sauerstoffspezies gehören und Reaktionen im Bereich der Penetrationsstelle, die vermutlich einer Alkalisierung des Apolasten zugesprochen werden können, beobachtet. Hypersensitive Reaktionen wurden nicht detektiert. Die Ergebnisse verweisen allgemeinhin auf eine basal verankerte Resistenz. Erste Ergebnisse zur Monosaccharidkomposition der Zellwände lassen darauf schließen, dass möglicherweise auch geringere Pektingehalte sowie deren stärkere Verzweigung und eine damit möglicherweise verbundene schlechtere biologische Abbaubarkeit die Hyphenentwicklung von P. ampelicida nachteilig beeinflussen

Das Leben findet einen Weg : Erzeugung von Wasserstoff durch Mikroorganismen

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Nachhaltige Verwertung von Wertstoffströmen : Gewinnung von Ethanol aus einem Reststoff der Molkeverarbeitung

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Bioprozesstechnische Charakterisierung eines organophilen Pervaporation-Bio-Hybridreaktors am Beispiel einer Aromabiosynthese

Die wirtschaftliche Nutzung biotechnologischer Aromasyntheseverfahren scheitert häufig an deren Unwirtschaftlichkeit aufgrund geringer Produkterträge und –ausbeuten. Ursächlich hierfür ist insbesondere die starke Produktinhibierung der mikrobiellen Aromastoffbildung. Diese kann auf bioprozesstechnischem Weg durch eine In-situ-Produktabtrennung vermindert bzw. vermieden werden. Dabei werden die Aromastoffe zeitgleich zu ihrer Entstehung aus dem Bioreaktor abgetrennt. Für diese Aufgabe eignet sich in besonderer Weise die organophile Pervaporation. Die technische Umsetzung der pervaporativen In-situ-Produktabtrennung erfolgt in der vorliegenden Arbeit durch die unmittelbare Integration der Trennoperation Pervaporation in den Pervaporation-Bio-Hybridreaktor. Ziel der Arbeit ist eine umfassende Charakterisierung des Pervaporation-Bio-Hybridprozesses am Beispiel der Gewinnung eines Fruchtaromas unter Nutzung des Schimmelpilzes Ceratocystis fimbriata in Submerskultur. Im ersten Abschnitt wird der Einfluss der Fermentationssubstrate und Betriebsparameter auf die Produktabtrennung im Pervaporation-Bio-Hybridprozess quantifiziert und bewertet. Die unterschiedlichen Wirkungen der Fermentationssubstrate und Betriebsparameter fließen dabei in Direktiven für die Prozessführung ein. Der zweite Abschnitt der Arbeit befasst sich mit der Erörterung der Fermentationskinetik und der Trenncharakteristik des Pervaporation-Bio-Hybridprozesses. Neben dem Wachstum und dem Substratabbau liegt der Untersuchungsschwerpunkt hierbei auf den Produktkonzentrationsverläufen im Bioreaktor und im Permeat. Gegenstand des dritten Abschnitts ist die Bewertung des Potenzials der Pervaporation-Bio-Hybridtechnik zur Effizienzsteigerung mikrobieller Aromastoffsynthesen. Dazu wird der Pervaporation-Bio-Hybridprozess mit einer klassischen Submersfermentation verglichen. Der vierte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines mathematischen Bioprozessmodells. Dieses eignet sich zur mathematischen Erfassung der Produktkonztentrationsverläufe im Pervaporation-Bio-Hybridprozess. Es ist in der Lage, den Einfluss der Güte des Produktaustrages auf die Produktbildung zu simulieren und stellt somit ein geeignetes Hilfsmittel bei der Entwicklung von Pervaporation-Bio-Hybridprozessen im Hinblick auf die Optimierung der Reaktorauslegung dar. Diese Arbeit liefert umfassende Informationen zur Charakteristik von Pervaporation-Bio-Hybridprozessen für die Aromastoffgewinnung. Auf diese Weise wird ein wichtiger Beitrag zum Verständnis dieser Hybridtechnik geleistet. Die Ergebnisse der Arbeit können als Informationsgrundlage der Entwicklung, Planung und Umsetzung von Pervaporation-Bio-Hybridprozessen dienen und zeigen Wege zu einer optimalen Prozessführung auf. Darüber hinaus wird mit der Entwicklung eines Bioprozessmodells ein mathematisches Werkzeug zur Bestimmung einer optimalen Reaktorauslegung bereitgestellt.Bioprocess Engineering Characterization of a Hybrid Organophilic Pervaporation-Bioreactor for the Production of Natural Aroma Compounds Biotechnological processes for the production of natural aroma compounds are of increasing interest due to the consumer demands for natural aroma additives in food. Research over the last decade has indicated high potential from the use of microorganisms for aroma production. The diversity of aroma compounds from microbial origin is apparently unlimited, but many of these processes are currently not economically feasible. In particular, product inhibition can limit the yield of bioreactions as metabolism of most microorganisms is only possible within a narrow range of metabolite concentrations. As product inhibition often results in a fermentation broth with a low concentration of products, large reactor volumes are required to meet production demands and the broth has to undergo costly downstream processing to recover the diluted product. Product inhibition can, however, be reduced or avoided by withdrawing inhibiting substances from the fermentation. This concept, often referred to as “in situ product removal“, requires a biocompatible separation operation that is highly selective for the inhibiting substances. These requirements can be met by the use of organophilic pervaporation membranes. The present study looked at a hybrid pervaporation-bioreactor for in situ product removal of volatile flavor metabolites formed by the filamentous fungus Ceratocystis fimbriata during submerged fermentation. The aim of this work was to elaborate a comprehensive characterization of the hybrid pervaporation-bioreactor from a bioprocess engineering point of view. This was done in order to provide essential information for the optimization of their design and control. Hence, the interactions of fermentation kinetics and separation performance in a hybrid pervaporation-bioreactor were investigated. Firstly, the effects of fermentation parameters and substrates on the pervaporation process were studied and the results translated into directives for the design and control of the hybrid pervaporation-bioreactor. Secondly, the process was characterized with regards to fermentation kinetics (i. e. biomass growth, substrate consumption and product formation), as well as to the behavior of the separation process during fermentation. The third part of this thesis consists of comparative studies of the hybrid process and a conventional submerged fermentation. The Results show that space-time-yields, as well as substrate yields of the products, can be significantly increased by applying this hybrid technique. Finally, a mathematical bioprocess model was developed, which simulates the influence of separation performance on overall product formation. The model can, therefore, act as a useful tool for optimization of the process layout. By providing a comprehensive characterization of a hybrid pervaporation-bioreactor, this research contributes to the development and implementation of this type of processes in industrial production of natural aroma compounds

Hemmung von verdauungsrelevanten Enzymen durch Einsatz neuer Affinitätspolymere

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden verdauungsrelevante Enzyme durch oberflächen-affine Haftgruppen auf der Basis von Polymeren inhibiert. Zu diesem Zweck wurde eine Vielzahl von bereits etablierten wie auch neuen Monomeren erfolgreich synthetisiert. Die Polymerisation dieser erfolgte über ein bereits bekanntes Polymerisationsverfahren, welches zudem optimiert wurde. Durch kinetische Bestimmungen aus insgesamt 52 Polymerisations-versuchen konnten die ökonomisch besten Polymerisationsparameter bestimmt werden. Das bekannte Verfahren wurde durch einen Reinigungsschritt erweitert. Die Reinigung von Monomer-, Oligomer- und Lösemittelresten des erhaltenen Produktgemisches erfolgte mittels Ultrafiltration. Eine Optimierung des bekannten Verfahrens ermöglichte die Darstellung hochreiner Polymere innerhalb einer Woche. Im Rahmen dieser Arbeit wurden nach diesem Verfahren über 50 hochreine Polymere erfolgreich synthetisiert und charakterisiert. Die Wirksamkeit der Polymere als Inhibitoren wurde mithilfe von Enzym-Assays kontrolliert. Nach der erfolgreichen Etablierung der jeweiligen Messmethode gab ein Enzym-Screening Auskunft über die Wirksamkeit des jeweiligen Polymers. Durch IC50-Messungen der wirksamen Polymere konnte die Effektivität der Inhibition ermittelt werden, wodurch ferner inhibitionsrelevante Haftgruppentrends erfasst werden konnten. So konnte im Rahmen dieser Arbeit die Enzyme Trypsin, α-Chymotrypsin, Carboxypeptidase A, Kallikrein, Thrombin und Cathepsin D erfolgreich durch polyvalente Rezeptoren gehemmt werden. Jedoch konnte lediglich Cathepsin D hochselektiv inhibiert werden. Weiterführende Studien an Trypsin in Form von ITC- und Lineweaver-Burk-Messungen gaben Auskunft über den vorliegenden Mechanismus der Inhibierung

Studies on the processing of B.t.-toxins Cry3Bb1 and Cry34Ab1/Cry35Ab1 in the midgut of Western corn rootworm

Der Westliche Maiswurzelbohrer ist einer der wirtschaftlich bedeutendsten Maisschädlinge weltweit. Eine Bekämpfungsmöglichkeit stellt der Anbau von B.t.-Mais dar. Ein großflächiger Anbau von B.t.-Mais erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit der Provozierung einer Resistenzentwicklung gegenüber den jeweils verwendeten B.t.-Toxinen. Um Testsysteme zu erstellen, die im Falle einer Resistenzentwicklung zur Aufklärung der Resistenzmechanismen herangezogen werden können, wurden verschiedene Parameter zur Verarbeitung von B.t.-Toxinen im Mitteldarm von L3 Larven des Westlichen Maiswurzelbohrers untersucht. Zur Identifizierung der im Darmsaft vorhandenen Proteasen und Quantifizierung ihrer Aktivitäten wurden photometrische Tests durchgeführt. Da der Darmsaft des Westlichen Maiswurzelbohrers mit einem durchschnittlichen pH-Wert von 5,75 leicht sauer ist, war anzunehmen, dass vor allem Proteasen mit saurem pH-Optimum aktiv wären, was die hohen Aktivitäten der Cystein-Endopeptidasen Cathepsin L mit Papain, gefolgt von Cathepsin B und Cathepsin H bestätigten. Die Aspartat-Endopeptidase Pepsin – eine Protease mit stark saurem pH-Optimum – wurde ebenfalls nachgewiesen. Aber auch andere Proteasen aus weiteren Klassen wurden identifiziert. Neben den Serin-Endopeptidasen Trypsin, Chymotrypsin und Elastase wurden die zur gleichen Klasse gehörigen Proteasen Cathepsin G, Plasmin und Thrombin nachgewiesen. Auch die Metallo-Endopeptidase Saccharolysin und die Exopeptidase Aminopeptidase sowie eine Omegapeptidase waren im Darmsaft des Westlichen Maiswurzelbohrers aktiv. Weiterhin wurde untersucht, ob wirksame B.t.-Toxine mit Darmsaft des Westlichen Maiswurzelbohrers abgebaut werden. Doch weder das 77 kDa Toxin Cry3Bb1 noch die binären Toxine Cry34Ab1 (14 kDa) und Cry35Ab1 (44 kDa) wurden mit Darmsaft abgebaut. Danach scheinen die Toxine – im Unterschied zu denen in B.t.-Pflanzenschutzmitteln – in einer aktiven Form vorzuliegen. Die Ligand-Blot Bindungsstudien mit den B.t.-Toxinen Cry3Bb1 und Cry34Ab1/Cry35Ab1 deuten auf verschiedene spezifische Rezeptoren in der Darmwand hin, die Molekulargewichte von ca. 30 kDa (Cry3Bb1), 110 kDa (Cry34Ab1) und 50 kDa (Cry35Ab1) aufweisen.The Western corn rootworm is one of the most economically important pests in corn worldwide. One possibility for controlling this pest is the cultivation of B.t.-corn. However, widespread cultivation of B.t.-corn may increase the probability of the development of pest populations resistant to the respective B.t.-toxins. To establish test systems for the identification of resistance mechanisms in the case of resistance development, different parameters involved in the processing of B.t.-toxins in the midgut of Western corn rootworm third instars larvae were studied. For the identification of proteases in the midgut juice and quantification of their activities photometrical tests were conducted. Due to the acid midgut juice of the Western corn rootworm (pH 5.75), mainly proteases with acidic pH optimum were expected. Accordingly, high activities of the cysteine endopeptidases cathepsin L with papain as well as cathepsin B and cathepsin H were observed. Activity of the aspartic endopeptidase pepsin – a protease with very acidic pH optimum – was detected as well. Furthermore proteases from different classes were identified. Besides the serine endopeptidases trypsin, chymotrypsin, and elastase, proteases of the same class – cathepsin G, plasmin, and thrombin – were identified. In addition, the metallo endopeptidase saccharolysin as well as the exopeptidase aminopeptidase and an omegapeptidase were active in the midgut juice of the Western corn rootworm. Furthermore, the proteolytic processing of effective B.t.-toxins with Western corn rootworm midgut juice was examined. But neither the 77 kDa toxin Cry3Bb1 nor the binary toxins Cry34Ab1 (14 kDa) and Cry35Ab1 (44 kDa) were processed with midgut juice. Thus, in contrast to the B.t. plant protection agents, the toxins seem to be in an active form. The Ligand-blot binding analyses with the B.t.-toxins Cry3Bb1 and Cry34Ab1/Cry35Ab1 revealed specific receptors in the WCR midgut epithelium. The molecular weights for Cry3Bb1, Cry34Ab1, and Cry35Ab1 receptors were characterized as having molecular weights of approximately 30 kDa, 110 kDa, and 50 kDa, respectively

Entwicklung eines mikrobiologischen Schnelltests zur Prozessoptimierung von Biogasanlagen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene zweiphasige Vergärungssysteme hinsichtlich der mikrobiellen Biomasse und Abbauaktivität charakterisiert, mit dem Ziel, eine mikrobiologische Prozessüberwachung zu ermöglichen. Bei der analytischen Begleitung des Biogasprozesses stellte sich heraus, dass viele Biomasse- und Aktivitätsparameter anlagen- bzw. substratspezifische Werte aufweisen und Prozessstörungen bzw. Verfahrensmodifikationen über diese mikrobiologischen Kenngrößen detektiert und verifiziert werden können. Im Normalbetrieb der Vergärung von Maissilage konnte in der Hydrolysestufe eine starke Vermehrung der mikrobiellen Gesamtzellzahl sowie eine Zunahme des Archaea:Bacteria-Verhältnisses verzeichnet werden. Die Aktivitätsprofile von Hydrolasen (unspezifische Esterase, Polysaccharasen und Proteasen) erlaubten eine Visualisierung des Hydrolysefortschritts. Hierbei erwiesen sich die Esterase-, Cellulase- und Xylanaseaktivität als besonders aussagekräftig. Ähnlich ermöglichte dies die Analyse der Atmungsaktivität, die die mikrobielle Abbauaktivität des Eingangs- bzw. das Restgaspotential des Ausgangsmaterials der Hydrolysestufe wiedergibt. Die phylogenetischen Analysen der ersten Prozessstufe zeigten eine klare Dominanz von cellulolytischen Bakterien der Gattung Clostridium (Ø 35%). Der Anteil der hydrogenotrophen Methanogenen lag in den untersuchten Systemen etwa 50% über dem der Acetoklastischen, was darauf schließen lässt, dass der hydrogenotrophe Methanbildungsweg favorisiert wird. Es wurde aber auch eine erhöhte Abundanz der nicht-methanogenen Crenarchaeota festgestellt, deren Rolle im Biogasprozess noch ungeklärt ist. Im Zuge dieser Arbeit wurde weiterhin die Vergärbarkeit von HCH-belasteter Grassilage bzw. ein potentieller mikrobieller β-HCH-Abbau untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass die Aktivität der Mikroorganismen durch die Schadstoffbelastung des Substrates nicht inhibiert war. Darüber hinaus konnte ein Abbau des β-HCH nach der Hydrolyse der Grassilage nachgewiesen werden. Durch das Auftreten von Prozessstörungen bzw. Verfahrensmodifikationen konnten die Auswirkungen auf die untersuchten mikrobiologischen Kenngrößen näher untersucht und u. a. auch statistisch abgesichert verifiziert werden. Korrelationsanalysen verdeutlichten die mikrobiellen bzw. biochemischen Zusammenhänge im System. Besonders interessant sind dabei die signifikanten Korrelationen zwischen der Gesamtzellzahl, der Esteraseaktivität und dem Chemischen Sauerstoffbedarf, die für jede Verfahrensstufe nachgewiesen werden konnten. Diese Analysen zeigten erstmalig, dass die unspezifische Esteraseaktivität als allgemeiner mikrobieller Aktivitätsparameter in verschiedenen Prozessstufen von Biogasanlagen als Indikator zur Prozesseffizienz und -stabilität einsetzbar ist. Daher wurde die Methodik als Schnelltest weiterentwickelt, der auch vor Ort Anwendung finden kann. Dies ermöglicht eine direkte Analyse des Biogassubstrates, der Effizienz der Substratumsetzung sowie die Detektion von Störungen und eine entsprechende Steuerung und Regelung des Prozesses