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Ecology and biotechnology of biohydrogen producing Enterobacter aerogenes and Clostridium acetobutylicum in mono-culture and co-culture
Oliver Gräf
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Mikrobiologie, Mikrobielle Ökologie und Immunbiologie
Betreuer*in
Simon Rittmann
DOI
10.25365/thesis.63625
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26862.25674.215365-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Biologisch hergestellter Wasserstoff (bio-H2) stellt einen wichtigen erneuerbaren Energieträger der Zukunft dar und kann auf durch Fermentation hergestellt werden. Aktuell sind die dabei erzielten Umsatzraten und Ausbeuten allerdings unbefriedigend und eine Implementierung in den industriellen Maßstab aus wirtschaftlichen Gründen nicht sinnvoll. Für lange Zeit war das auf Monokulturen-basierende mikrobielle Zellfabrik-Konzept, die bevorzugte Produktionsroute in der industriellen Biotechnologie. In Hinsicht auf Produktions- und Prozessoptimierung besteht jedoch zunehmendes Interesse in der Umstellung auf Konsortien-basierte Zellfabriken. Im Vergleich zu Monokulturen, können hoch-dynamische mikrobielle Zellgemeinschaften erhöhte bio-H2 Konversionsraten und Erträge erreichen, wobei zusätzlich verbesserte Resistenzeigenschaften gegenüber Umweltstressoren erzielt werden können.
In dieser Masterarbeit werden die ökologischen, physiologischen und biotechnologischen Aspekte, welche für die Disziplin des „defined microbial consortia engineering“ unentbehrlich sind, besprochen. Es wird gezeigt, dass, im direkten Vergleich zu Mono-Kulturen, die Co-Kultivierung von Enterobacter aerogenes und Clostridium acetobutylicum leistungsfähigere H2 Produktion ermöglicht, die Konversion vom Substrat zu H2 effizienter ist und zudem eine stabilere H2 Produktion bei saurem Medium gewährleistet wird. Des Weiteren werden, hinsichtlich der biologischen Verwertung von organischen Reststoffen, gute Eigenschaften in der Nutzung von komplexen Kohlenhydraten nachgewiesen. Diese Masterarbeit empfiehlt „defined co-culture engineering“ als eine fortschrittliche und reproduzierbare Methode für profitable und in der Skalierbarkeit anpassbaren H2 Produktion für zukünftige Anwendungen in der Bio-Industrie.
Abstract
(Englisch)
Biologically produced biohydrogen (bio-H2) is an energy carrier and considered as an alternative to conventional fossil fuels. The current biological bio-H2 production technologies are still showing deficits in terms of bio-H2 yields and volumetric production rates, which are the main bottlenecks in the yet unsuccessful implementation to largescale industry.
In bio-industry, mono-cultures have been the preferred production systems, however, interest has recently emerged in the usage of artificial microbial co-cultures. Highly dynamic microbial communities and consortia can improve bioconversion performances while providing enhanced resistance to environmental stressors. In this thesis, the ecological, physiological and biotechnological aspects that are required for engineering a defined microbial consortium of dark fermentative H2 producers are shown. It is demonstrated, that an artificial consortium of Enterobacter aerogenes and Clostridium acetobutylicum enables enhanced H2 production by efficient substrate to H2 conversion, extended H2 production in acidic medium and the utilization of complex carbon sources. This thesis emphasises defined co-culture design and engineering as a sophisticated and reproducible method for obtaining artificial microbial consortia for improved bio-H2 production.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Biotechnology Biohydrogen Enterobacter aerogenes Clostridium acetobutylicum
Schlagwörter
(Deutsch)
Biotechnologie Biowasserstoff Enterobacter aerogenes Clostridium acetobutylicum
Autor*innen
Oliver Gräf
Haupttitel (Englisch)
Ecology and biotechnology of biohydrogen producing Enterobacter aerogenes and Clostridium acetobutylicum in mono-culture and co-culture
Paralleltitel (Deutsch)
Ökologie und Biotechnologie bei Biowasserstoff-produzierenden Enterobacter aerogenes and Clostridium acetobutylicum
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
90 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Simon Rittmann
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines
AC Nummer
AC15730018
Utheses ID
56440
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |