SRM-/Audi-Umweltpreis
Einsatz von Pilzen in Biogasanlagen

Für ihre Masterarbeit auf dem Gebiet nachhaltigen Ressourcenmanagements erhält Frau Diana Young Fernandez Grandizo am 06.02.2018 den SRM-/Audi-Umweltpreis 2017 der Technischen Universität München (TUM). Der Preis für hervorragende Abschlussarbeiten auf dem Gebiet des nachhaltigen Ressourcenmanagements wird seit 2011 von der Audi Stiftung für Umwelt GmbH verliehen und ist mit 1.500 Euro dotiert. Die ausgezeichnete Masterarbeit beschäftigte sich mit der Optimierung des Biogasprozesses mit Hilfe von Pilzen. Diese erfüllen eine Schlüsselfunktion bei der Zersetzung von Pflanzenmaterial und können Lignocellulose spalten. An der LfL werden in der Abteilung Qualitätssicherung und Untersuchungswesen (AQU) im Hinblick auf diese Fragestellung erfolgreich Pilzstämme isoliert und charakterisiert.
Aerobe Pilze sind als Destruenten in der Natur aktiv, anaerobe Pilze besonders beim Abbau von Fasern im Verdauungstrakt von Wiederkäuern. Beide Pilzgruppen könnten also helfen, die Nutzung lignocellulosereicher Reststoffe in Biogasanlagen zu verbessern.
Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden von Frau Diana Young Fernandez Grandizo vier Biogasanlagen auf die Präsenz, das Überleben und die potenzielle enzymatische Aktivität aerober- und anaerober Pilze untersucht. Pilze wurden isoliert, in Morphotypen klassifiziert und über die Amplifikation der „Internal transcribed spacer region 1“ (ITS1) molekulargenetisch identifiziert. Daneben wurden Proben von Hydrolyse, Fermenter und Gärproduktlager molekulargenetisch durch die Amplifikation der großen ribosomalen Untereinheit (LSU; 28S rRNA) auf anaerobe Pilze untersucht und diese phylogenetisch eingeordnet. Zum Nachweis ob anaerobe Pilze auch cellulolytisch aktiv waren, wurden Endoglucanase-mRNA-Transkripte mittels RT-qPCR quantifiziert.

Pilzwachstum auf Ausstrich-Platten und in der mikroskopischen Vergrößerung

Isolierung (A und B) und Mikroskopie (C) eines der in den Biogasanlagen gefundenen Morphotypen. A) Ansatz der Proben. B) Wachstum auf MYSA-Medium bei 30 °C. C) Seitenansicht eines Pilzmyzels. Skala 0,2 mm.
Die molekulargenetischen Untersuchungen zeigten, dass Pilze in allen Biogasanlagen und in allen Phasen entlang der Biogasprozesskette vorhanden waren (s. Abb.). Anaerobe Pilze waren nur in einer Biogasanlage vorhanden und enzymatisch aktiv: der einzigen Anlage mit Einsatz von Rindergülle. Unterschiedliche lignocellulolytische Pilze waren in verschiedenen Stufen des Biogasprozesses zu finden. Dies zeigt die Möglichkeit auf, bestimmte Pilz-Taxa für einzelne Prozessstufen zu nutzen.
Anhand der gewonnenen Erkenntnisse können nun die ökologischen Bedürfnisse von aeroben und anaeroben Pilzen im Biogasprozess besser abgeschätzt und ihre Nutzung für eine verbesserte Biogasproduktion aus faserreichen Reststoffen gezielter umgesetzt werden.