PROJEKTE SENSATEC

MIBIREM – Innovative Toolbox for Microbiome-based Soil Remediation

Herausforderung:

Weltweit existiert eine Vielzahl kontaminierter Standorte mit unterschiedlicher Historie und Herausforderungen. Herkömmliche Sanierungstechniken sind häufig technisch anspruchsvoll und kostenintensiv. Außerdem kommt es immer wieder zum Einsatz von teils großen Mengen Chemikalien, welche ihrerseits einen negativen Umwelteinfluss haben können. Auch weisen manche Verfahren eine großen CO2-Fußabdruck auf, was gerade in den aktuellen Zeiten des Umbruchs hin zu mehr Klimaschutz und CO2-Neutralität ein negatives Licht auf diese Verfahren wirft. Biologische Sanierungsverfahren eröffnen hier neue Möglichkeiten für in-situ und on-site Sanierungstechniken. Bei der Bioremediation werden lebende Organismen – hauptsächlich Bakterien – eingesetzt. Eine Gemeinschaft aus vielen Mikroorganismen wird als Mikrobiom bezeichnet. Den meisten Lesern werden die Begriffe des Darm-Mikrobioms oder das Mikrobiom der Haut bekannt sein. In dieser Gemeinschaft stellen unterschiedliche Mikroben eine Vielzahl an Enzymen bereit und interagieren auf verschiedenen Ebenen miteinander. 

Häufig sind für den vollständigen Abbau eines Schadstoffes mehrere Schritte notwendig, die u.U. die Enzymaktivität von verschiedenen Bakterien erfordern. So bietet die Nutzung von Mikrobiomen für die Bioremediation ein großes Potenzial.

  • Förderprogramm: European Union´s Horizon Europe
  • Fördermittelgeber: European Research Executive Agency (REA)
  • Projektstart: Oktober 2022
  • Laufzeit: 4,5 Jahre
  • Projektpartner: 11 Partner aus 6 europäischen Ländern

Projekt-Zielsetzungen und Output:

Das Projekt MIBIREM zielt darauf ab, die Mikrobiom-Forschung für die Bioremediation anzupassen. Dabei fokussiert sich das Forschungsprojekt auf drei Schadstoffe/-gruppen: MKW & PAK, Cyanide, sowie Lindan. Ziel ist es, dass alle im Projekt entwickelten Methoden und Strategien im Anschluss auf andere Schadstoffe übertragen werden können und so in Zukunft eine Vielzahl kontaminierter Standorte über eine biologische Sanierung behandelt werden können.

Das Forschungsprojekt beginnt mit einer Harmonisierung von Protokollen zur Probenahme und dem Proben-Handling. Den Probenahmen folgt die Isolation von Mikrobiomen und deren umfassende Analyse über Metagenom-Studien, Transkriptom-Analysen und weitere Analysen des genetischen Potenzials. Ziel ist die Anreicherung von Schadstoff-abbauenden bakteriellen Konsortien, sowie die Isolation von Einzelstämmen. Als Novum befasst sich das Forschungsprojekt mit der Entwicklung von Methoden zur Konservierung ganzer Mikrobiome.

Für die Hinterlegung dieser Mikrobiome, sowie den isolierten Einzelstämmen, wird eine neue Datenbank speziell für Schadstoff-abbauende Mikroorganismen etabliert. Des Weiteren setzt sich MIBIREM zum Ziel, eine Reihe von Sicherheitsstandards für Mikrobiome zu entwickelt, welche aktuell noch nicht existieren. Außerdem werden die Konsortien mit Hilfe künstlicher Evolution optimiert, so dass etwa die Abbauleistung oder Schadstoff-Toleranz optimiert werden. Wichtig an dieser Stelle zu erwähnen ist, dass es sich nicht um eine genetische Manipulation der Mikroorganismen handelt, sondern einen Selektionsprozess. Im Anschluss an die Optimierung werden die Kulturen in Abbauuntersuchungen auf ihre Leistung hin erprobt und verglichen. Ein weiteres Ziel von MIBIREM ist die Optimierung von scale-up Prozessen für Mikrobiome um deren Diversität und Leistungsfähigkeit auch in großes Volumina aufrecht zu erhalten. Im Anschluss an diese Schritte erfolgt je ein Feldtest für die drei Schadstoffe.

Alle im Projekt generierten Daten werden außerdem für die Entwicklung eines Vorhersage-tools verwendet werden. Mit Hilfe dieses Programms soll die Einschätzung, ob eine biologische Sanierung an einem Standort möglich, oder erst nach Einstellung bestimmter Bedingungen möglich ist, gegeben werden.

Ein weiteres Ziel von MIBIREM ist neben der Forschungsleistung auch die Verbesserung der Kommunikation mit anderen Forschungstreibenden, Behörden und auch der Öffentlichkeit. Durch eine von Beginn an bestehende Präsenz in sozialen Netzwerken, die Teilnahme an Tagungen und Messen oder auch besonders auf die Öffentlichkeit zielenden Veranstaltungen wie beispielsweise „Nacht der Wissenschaft“, werden die Ergebnisse vielen Personengruppen zugänglich gemacht.

Am Projektende wird eine „Toolbox“ zur Verfügung stehen, die die Methoden von der Standortauswahl, Isolation von Mikrobiomen, deren Charakterisierung bis hin zur Anwendung im Feld umfasst. Diese Methoden zeichnen sich dann durch ihre Übertragbarkeit auf andere Schadstoffgruppen aus, so dass eine Vielzahl an Anwendungsgebieten abgedeckt werden kann und so die Bioremediation zahlreicher Standorte durchgeführt werden kann.

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