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Fachgruppe Umweltbiotechnologie und Bioenergie

«In unserem Verständnis sind Biomasse, Abfälle und Abwässer wertvolle Ressourcen, die im Kontext der Bioökonomie zukünftig eine zentrale Rolle einnehmen werden. Mit Hilfe biotechnologischer Verfahren können sie sowohl energetisch als auch stofflich im Sinne der Kreislaufwirtschaft auf nachhaltige Weise genutzt werden.» 

Dr. Hans-Joachim Nägele

Leiter Fachgruppe Umweltbiotechnologie und Bioenergie

Die Fachgruppe Umweltbiotechnologie und Bioenergie hat sich der Lehre, der Erforschung sowie der Förderung von zukunftsweisenden Konzepten wie der Kreislaufwirtschaft und Bioökonomie verschrieben. Unser Hauptziel ist die Sicherung der Lebensqualität und die verantwortungsvolle Wahrung natürlicher Ressourcen für kommende Generationen. Mit Leidenschaft setzen wir uns für Nachhaltigkeit ein und arbeiten daran, natürliche Ressourcen wie z.B. Boden, Luft, Wasser und Biomasse zu bewahren und sinnvoll zu nutzen. Unsere Arbeit im Fokusbereich «Sustainable Solutions» trägt dazu bei, innovative Lösungen zu entwickeln, welche die ökologische Integrität bewahren und gleichzeitig die neue biomassebasierte Wirtschaftsweise voranzutreiben.

Fokus

Sustainable Solutions

Kompetenzen

Unsere Kernkompetenzen beinhalten mikrobiologische Verfahren zur Umsetzung und Verwertung von Biomasse, von organischen Abfällen und von Abwässern zu höherwertigen Produkten. Die Schliessung stofflicher Kreisläufe und die Nutzung erneuerbarer Energie stehen für uns im Fokus unserer Arbeit.

Die Aufgaben an unserer Fachstelle umfassen praxisorientierte und angewandte Forschung im Labor- und Pilotmassstab, die Optimierung von Technologien sowie Studien zur Machbarkeit.

Forschung

Biomasse und organische Abfälle

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Biomasse:

  • Technologie zur Substratvorbehandlung
  • Erhebung von Biomassepotenzialen
  • Darstellung von Energie- und Massenflussanalysen für Biomassen
  • Food Waste: Bilanzierung von Lebensmittelverlusten entlang der gesamten Wertschöpfungskette
  • Hygienekonzepte für Vergärungs- und Kompostierungsanlagen

Bioenergie- und Biogas

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Bioenergie:

  • Steigerung der Methanproduktion durch vorgeschaltete mikrobiologische Hydrolyse
  • Effizienzsteigerung der anaeroben Mikrobiologie in Biogasanlagen
  • Power-to-Gas (biologische Methanisierung von Kohlendioxid und Wasserstoff)
  • Abbau von HTC-Prozesswasser in Anaerobsystemen

Anaerobe Pilze

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Anaerobe Pilze:  

  • Grundlagenuntersuchungen zur Symbiose von anaeroben Pilzen und Methanogenen
  • Kontinuierliche Kultivierung von anaeroben Pilzen
  • Steigerung der Methanproduktion durch den Einsatz von anaeroben Pilzen

Nährstoffrückgewinnung

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Nährstoffrückgewinnung:

  • Herstellung von Düngemittel aus organischen Reststoffen z.B. Hofdünger
  • Phosphorrückgewinnung aus Klärschlämmen

Biologisch Abbaubare Werkstoffe (BAW)

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Biologisch Abbaubare Werkstoffe (BAW):

  • Standardisierte aerobe und anaerobe Abbaubarkeitstests
  • Gefahrenprävention Fremd- und Schadstoffeintrag in die Umwelt
  • Bewertung Umweltverträglichkeit und Untersuchung von Expositionspfaden
  • Erarbeiten von Entscheidungshilfen für die Entsorgung von BAW

Abwasser- und Schlammbehandlung

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Abwasser- und Schlammbehandlung:

  • Biologischer Abbau von Inhaltstoffen in Gas- und Abluftströmen (z.B. Entschwefelung, Ammoniakentfernung)
  • Geruchsminimierung durch mikrobiologische Abbauvorgänge
  • Emissionsminderung bei Biogas- & Kompostierungsanlagen
    Beispiel Publikation

Abbauversuche (BSP-Tests) & Biomethanpotential (BMP-Tests)

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Abbauversuche:

  • Aerobe Abbauversuche von Substanzen oder biologisch abbaubaren Werkstoffen BAW (Biokunststoffen) in Abwasser, Gärgut, Kompost oder Boden mittels respirometrischer Tests nach EN ISO Normen resp. nach OECD 301.
  • Anaerobe Abbauversuche zur Bestimmung und Interpretation des Biogas- und Biomethanpotenzials (BMP) sowie dem Restmethanpotenzials (RMP) von Substraten und Substratgemischen nach internationalen Standards (VDI 4630) unter Einsatz des AMPTS Sytems (Bioprocess Control).

Abluft und Abgas

Unsere Arbeitsfelder im Bereich Abluft und Abgas:

  • Biologischer Abbau von Inhaltstoffen in Gas- und Abluftströmen (z.B. Entschwefelung, Ammoniakentfernung)
  • Geruchsminimierung durch mikrobiologische Abbauvorgänge
  • Emissionsminderung bei Biogas- & Kompostierungsanlagen

Netzwerk Task37

Die Task37 ist eine von 10 IEA Gruppen zur Förderung der internationalen Zusammenarbeit zwischen Behörden, Forschung, Industrie & Anwendern im Bereich Bioenergie. Ziel ist der regelmässige Austausch zu aktuellen Entwicklungen zur gesamten Wertschöpfungskette der Produktion und Nutzung von Biogas. Themenfelder beeinhalten die Bereitstellung und Logistik von Substraten (Energiepflanzen, Reststoffen, Abfällen und Abwässern), die Mikrobiologische Umwandlung (inkl. Vor- und Nachbehandlung), die Aufbereitung und Nutzung der Energieprodukte (Biogas, Biomethan), die Aufbereitung und Nutzung der stofflichen Produkte (Gärgut, org. Dünger). 

Lehre

Lehrveranstaltungen

Abschlussarbeiten

Hier finden Sie eine Auswahl an verschiedenen BA und MA-Themen:

  • Biologischer Abbau biobasierter Werkstoffe in Kompostier- und Vergärungsprozessen
  • Biologische Behandlung von Prozesswasser aus der hydrothermalen Karbonisierung HTC
  • Einsatz von Power-to-Gas Systemen am Beispiel der biologischen Methanisierung
  • Bestimmung des Restmethanpotenzials von Biogasanlagen
  • Minibiogasanlage für Tiny Houses oder Gastrobetriebe
  • Einsatz von anaeroben Pilzen zur Substrataufbereitung

Bitte melden Sie sich bei Interesse bei Hans-Joachim Nägele oder Wolfgang Merkle.

Erwachsenen-Bildung

Unsere Mitarbeitenden unterstützen Schweizer Kompostier- und Vergärbranche in dem wir theoretisches und praktisches Fachwissen bei Grund- und Auffrischungskursen an Betreiber und deren Personal vermitteln.

Ausgewählte Publikationen

Holl, Elena; Oskina, Anastasia; Baier, Urs; Lemmer, Andreas, 2023. Optimization of Thermodynamic Parameters of the Biological Hydrogen Methanation in a Trickle-Bed Reactor for the Conditioning of Biogas to Biomethane https://doi.org/10.3390/en16124720

Lebuhn, Michael; Podmirseg, Sabine Marie; Baier, Urs 2023. Editorial for Special Issue “Unleashing the Hidden Potential of Anaerobic Fungi” https://doi.org/10.3390/microorganisms11030652

Tophinke, Alissa H.; Joshi, Akshay; Biaer, Urs; Hufenus, Rudolf; Mitrano, Denise M.,2022. Systematic development of extraction methods for quantitative microplastics analysis in soils using metal-doped plastics https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119933

Holl, Elena; Steinbrenner, Jörg; Merkle, Wolfgang; Krümpel, Johannes; Lansing, Stephanie; Baier, Urs; Oechsner, Hans; Lemmer, Andreas, 2022. Two-stage anaerobic digestion: State of technology and perspective roles in future energy systems https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127633

Chung, Jae Wook; Gerne, Gabriel; Ovsyannikova, Ekaterina; Treichler, Alexander; Baier, Urs; Libra, Judy A.; Krebs, Rolf, 2022. Hydrothermal carbonization as an alternative sanitation technology: process optimization and development of low-cost reactor http://doi.org/10.12688/openreseurope.14306.2

Alle Publikationen

Kooperationen

Verbände und Organisationen

Biofuels Schweiz
Der offizielle Verband der Schweizerischen Biotreibstoffindustrie definiert und publiziert BioFuels Schweiz Normen, Richtlinien und Zertifizierungsgrundlagen.

Biomasse Suisse
Der Branchenverband setzt sich für eine sinnvolle Verwertung von Biomasse ein.

IEA Biogenergie Task 37
Die internationale Forschungsgruppe «Energy from Biogas» befasst sich schwerpunktmässig mit allen Themen rund um die Erzeugung von Biogas mittels anaerober Vergärung.

Ökostrom Schweiz
Die Genossenschaft ist der Branchenverband der landwirtschaftlichen Biogasanlagenbetreiber in der Schweiz.

VSA
Der Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute engagiert sich für saubere und lebendige Gewässer.

Forschungsnetzwerke

Energieforschung an der ZHAW

Team