Ein optimaler Gasertrag aus dem gefütterten Substrat gelingt nur, wenn auch die Zusammensetzung der Mikroorganismen optimal ist. Diese kann in jedem Biogasfermenter verschieden sein. Diesen mikrobiellen Zustand zu kennen ist wichtig, um ihn mit gemessenen Abweichungen vergleichen zu können.
Mikroorganismen lassen sich anhand ihrer jeweilgen DNA voneinander unterschieden. Molekulare Analysen basieren auf der Untersuchung von Nukleinsäuren, also von DNA oder RNA. Mit diesen Analysen lassen sich unterschiedliche Fragestellungen beantworten.
Die in Biogas-Fermentern vorhandenen methanogenen Archaeen lassen sich zum Großteil vier Familien zuordnen, die unterschiedliche Wege der Methanogenese beherrschen (s. Tab.).
| Familie | Methanogenese |
|---|---|
| Methanobacteriaceae | nur hydrogenotroph (CO2 + 4H2 → CH4 + 2 H2 O) |
| Methanomicrobiaceae | nur hydrogenotroph (CO2 + 4H2 → CH4 + 2 H2 O) |
| Methanosarinaceae | sowohl hydrogenotroph als auch acetoklastisch |
| Methanosaetaceae | nur acetoklastisch (CH3 COOH + H+ → CH4 + CO2 ) |
Die Identifizierung der Spezies erlaubt die Zuordnung der Methanogenen zu einer Familie. Werden alle methanogenen Archaeen zugeordnet, lässt sich eine prozentuale Verteilung der Methanogenen erstellen. Dadurch kann der aktuell im Biogasfermenter vorliegende Weg der Methanogenese bestimmt werden (acetoklastisch/hydrogenotroph).
Bei den Bakterien kann eine Veränderung der prozentualen Zusammensetzung der Bakteriengruppen auf Probleme bei der Hydrolyse hindeute. Oder es kann überprüft werden, ob sich nach einem Substratwechsel die dominierenden Spezies verändern.
Zur Messung der DNA-Konzentration wird die absolute Quantifizierung mittels qPCR eingesetzt. Hiermit lassen sich relevante Gruppen von Mikroorganismen oder Biomarker untersuchen, wie z.B.:
Mögliche Zielorganismen und Gruppen sind dabei z.B.:
Die Konzentration wird dabei typischerweise in [ DNA-Kopien pro Gramm ] oder als Exponent n in [ 10n DNA Kopien / g ] angegeben.
Hier finden Sie die Übersicht unserer Services zur Analyse von Biogasfermentern.