Untersuchungen des mikrobiologischen Wachstums in Mischungen aus mineralölstämmigem Heizöl und Fettsäuremethylestern(FAME)

  • Growth of microorganisms in the blends of mineral oil based heating oil and fatty acid methyl ester (FAME)

Xie, Wei; Blank, Lars Mathias (Thesis advisor); Schäffer, Andreas (Thesis advisor)

Aachen (2017, 2018)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Kurzfassung

Es ist bekannt, dass mikrobielle Kontaminationen generell problematisch in Heizöltanks sind und als gefährdender Faktor für die Anlagen bezüglich Filterverstopfung, Korrosion, Biodegradation usw. bewertet werden. In dieser Forschungsarbeit wurden verschiedene Methoden angewendet, um die in Heizöltanks vorhandenen Mikroorganismen zu isolieren und zu identifizieren. Sowohl in den über 5 Jahren gelagerten Heizölproben als auch in den zehn neu beprobten Heizölanlagen konnten Mikroorganismen in allen Phasen nachgewiesen werden. Aufgrund der Bauart eines Brennstofftanks kann das Eintreten der Keime aus der Umgebung bzw. eine Anreicherung des Wassers auf den Tankboden nicht ausgeschlossen werden. Auch ist die Heizölphase keine Grenze für die Sauerstoffdiffusion. Die Wasserphase bot eine Wachstumsnische für die Mikroorganismen an. Selbst im geringen Volumen konnte die initiale Vermehrung stattfinden, wenn eine Mindest-Keimdichte erreicht wurde. Potentiell entsteht mehr Wasser durch den Metabolismus der Mikroorganismen mit Heizöl oder FAME. Sobald die Mikroben in das Heizöl gelangt waren, können sie dort jahrelang überleben, selbst wenn sie kein Öl als Nährstoff nutzen können. Durch Umfüllen und Logistik kann das kontaminierte Heizöl andere Anlagen infizieren. Eine komplette Reinigung eines Öltanks ist jedoch sehr aufwendig und gesetzlich nicht vorgeschrieben. Es gab zahlreiche Mikroorganismen, Schimmelpilze, Hefen und Bakterien, die in der Lage waren, Heizöl oder FAME zu verstoffwechseln. Obwohl FAME oder Biodiesel für die Mikroorganismen eine einfach abzubauende C-Quelle im Vergleich zum mineralen Heizöl darstellt, wurde das mikrobielle Wachstum von einem anderen limitierten Element im Heizöl einschränkt. In dieser Untersuchung konnte allerdings keine Bestätigung dieses limitierenden Faktors gefunden werden. Trotzdem konnte ein deutlich schwächeres Wachstum der Bakterien bei Phosphormangel beobachtet werden. Darüber hinaus ist FAME aufgrund physikalischer und chemischer Eigenschaften wie Wasseraufnahme und Produktalterung für die mittelbare Förderung des mikrobiellen Wachstums verantwortlich. Im Gegensatz dazu zeigte Yarrowia lipolytica ein besseres Wachstum im Mineralmedium mit Heizöl als mit FAME. Das Heizöl ist eine gute C-Quelle, wenn die Mikroben schon adaptiert sind. Zur Identifizierung und Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft in Heizölproben war die NGS-Technik die beste Methode. Insgesamt wurden 86 prokaryotische und 41 eukaryotische Gattungen in Heizöltanks entdeckt. Aber nur ein kleiner Teil der identifizierten Keime wurden bisher in Publikationen beschrieben. Es gibt offenbar mehr Mikroorganismen, die für die Kontamination einer Ölanlage verantwortlich sind. Die NGS-Identifizierung und die zusätzliche DGGE-Analyse ermöglichten die Beobachtung der mikrobiellen Abundanz und Diversitätsdynamik. Selbst in dem gleichen Heizöltank war die Diversität von Phase zu Phase unterschiedlich. Um die Mikroorganismen, welche die wesentliche Rolle bei der „Kontamination der Brennstoffe“ spielen, nachzuweisen bzw. um geeignete Maßnahmen dagegen zu entwickeln, ist die Untersuchung mehrerer Ölanlagen erforderlich.

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