Fachbereich

Die Umstellung unseres Energiesystems von fossile auf regenerative Quellen zur Eindämmung des Klimawandels stellt uns vor noch ungelöste Herausforderungen, zum Beispiel jener der großtechnischen Speicherung volatiler erneuerbarer Energie. Ein Ansatz zur Speicherung erneuerbarer Energie wäre „power-to-gas“: Dabei wird erneuerbarer Strom mittels Elektrolyse zu grünem Wasserstoff, also einen chemischen Energieträger mit hoher Energiedichte, umgewandelt. Dieser Wasserstoff kann in weiterer Folge in ausgeförderte Erdgaslagerstätten eingebracht und dort großvolumig gespeichert werden. Jedoch stellt molekularer Wasserstoff ein geeignetes Substrat für das Wachstum verschiedenster autochthoner Mikroorganismen in derartigen Erdgaslagerstätten dar. Einerseits führt der mikrobielle Verbrauch von Wasserstoff zu einem Verlust an Energie und kann bei ungüstigen Bedingungen zu Beeinträchtigungen der Gasspeicherintegrität  führen. Die Erforschung und Charakterisierung  potenzieller mikrobieller Aktivitäten während der Wasserstoffspeicherung im Untergrund stellt einen zentralen Arbeitsschwerpunkt unseres Fachbereiches dar.
Eine alternative Strategie zur Speicherung erneuerbarer Energie in unterirdischen Erdgaslagerstätten ist die gezielte in situ Umwandlung von eingebrachten, grünem Wasserstoff sowie Kohlendioxids aus industriellen Prozessen zu erneuerbarem Methan. Diese biokatalytische Umwandlung wird durch den Stoffwechselweg der hydrogenotrophen Methanogenese ermöglicht und findet direkt in der Lagerstätte statt. Methan zeichnet sich wiederum als Energieträger mit hoher Energiedichte aus, der im Gegensatz zu Wasserstoff den Spezifikationen der bestehenden Gasinfrastruktur vollständig entspricht.  Das durch den Prozess der sogenannten Geo-Methanisierung produzierte Methan erfüllt geltende Nachhaltigkeitskriterien und greift den Ansatz einer geschlossenen Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft auf.

In unseren Labors betreiben wir temperaturgeregelte Hochdruckreaktoren, welche die extremen Lebensbedingungen in derartigen tiefen Erdgaslagerstätten nachbilden. Dies ermöglicht es uns relevante mikrobiellen Interaktionen im Rahmen der Geo-Methanisierung zu untersuchen und ein fundamentales Prozessverständnis zu erarbeiten. Unser Fokus liegt u.a. in der Entwicklung technischer Lösungen und Empfehlungen für die großtechnische Umsetzung der Geo-Methanisierung.

Unsere Expertise im Bereich der mikrobiellen Ökologie unterirdischer Gaslagerstätten und  mikrobieller Umweltprozesse findet zur Zeit Anwendung im Rahmen nachfolgender Flagship Projekten des österreichischen Klima- und Energiefonds: Underground Sun Storage 2030, Underground Sun Conversion - FlexStore und Carbon-Cycle Economy Demonstration. Weiterführende Informationen finden Sie unter: https://www.uss-2030.at/, https://www.underground-sun-conversion.at/flexstore/, und https://www.rag-austria.at/forschung-innovation/carbon-cycle-economy-demonstration/.

Anthropogene Bodenkontaminationen sind ein großes Umweltproblem der modernen Welt. In unseren Laboratorien verbinden wir die Entwicklung und Applikation hochsensitiver Analysenmethoden mit der Untersuchung mikrobieller Prozesse in kontaminierten Böden. Darüberhinaus werden Sorptionsmechanismenhydrophober organischer Schadstoffe untersucht, um deren Einfluss auf mikriobiellen Schadstoffabbau sowie Schadstofftoxizität zu klären.

Im Forschungsbereich Schadstoffverteilung und Sequestrierung werden in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern Methoden wie die Contaminant Trap, sorptive Bioverfügbarkeitsextraktion (SBE) sowie passive dosing Techniken entwickelt.   Diese Methoden finden Anwendung im Rahmen der Untersuchung der Bioverfügbarkeit und chemischen Aktivität von Kontaminanten in Böden.

Bodenbürtige Mikroorganismen können ein breites Spektrum an chemischen Stoffen für ihr Wachstum und die Energiegewinnung nutzen. Das Wissen um diese Prozesse kann für die Entwicklung optimierter Abbauprozesse diverser Umweltschadstoffe, wie etwa Kohlenwasserstoffe, im Boden und Grundwasser genutzt werden. In unseren Labors untersuchen wir das Potential diverser Bodenmikroorganismen für den Abbau spezifischer Schadstoffe durch die Analyse der Veränderung der Mikroorgansimenpopulationen als Folge von Schadstoffeinbringung. Im Rahmen dieser Analysen werden metabolische Profile erstellt, sowie die Interaktionen zwischen Mikroorganismengruppen untersucht. Basierend auf diesen Ergebnissen werden optimierte Ansätze für die praktische Umsetzung mikrobieller Dekontamination im Feld erstellt.