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Untersuchung des mikrobiologischen Abbaus von Epoxidharz und Entwicklung analytischer Nachweismethoden zum Epoxidharzabbau

 
: Reblitz, Daniela

Weihenstephan-Triesdorf, 2014, 118 S.
Weihenstephan-Triesdorf, Hochschule, Dipl.-Arb., 2014
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Abbau von Epoxidharz, einem als schwer abbaubar geltenden Kunststoff, mit verschiedenen Mikroorganismen untersucht. Außerdem wurden verschiedene analytische Nachweismethoden etabliert, die den Epoxidharzabbau belegen sollen. Zunächst wurde versucht, Aromaten, die als Abbauprodukte mikrobiologischer Epoxidharzzersetzung angenommen werden, mit dem Spektralphotometer zu messen. Es wurde 261 nm als Wellenlange identifiziert, bei der diese ein Absorptionsmaximum besitzen. Proteine gelten als Storgrose, da diese aromatische Aminosäuren enthalten, die das Messergebnis verfälschen. Mit proteinbindenden PVDF-Filtern gelang es einen Teil der Proteine aus dem Probenmaterial zu entfernen. Prinzipiell wird angenommen, dass die Messung von aromatischen Abbauprodukten des Harzes mit dem Spektralphotometer möglich ist und einen Ruckschluss auf den Epoxidharzabbau zulässt. Ein Abbauversuch mit Aspergillus versicolor gab keine Hinweise auf den Abbau von Epoxidharz, im Medium, das während des Versuchs verwendet wurde, konnten keine Aromaten nachgewiesen werden. Die Proben des Abbauversuchs zur Messung von Aromaten wurden getrocknet und mittels FTIRSpektroskopie analysiert. Mit der FTIR-Spektroskopie ist es möglich sowohl Epoxidharz als auch das Medium zu untersuchen und somit auch Veränderungen, die durch einen biologischen Abbau entstehen. Ein Vergleich der Spektren von Harz und Medium vor und nach dem Abbau mit Aspergillus versicolor ergab keine Veränderungen des Harzes und schwache Veränderungen am Medium. Hier wird nicht davon ausgegangen, dass der Mikroorganismus das Harz abgebaut hat.
Parallel wurde versucht über Messung der Biotrockenmasse den Abbau des Harzes nachzuweisen. Es wurde ein Wachstumsversuch mit Aspergillus versicolor angelegt, in welchem dem Mikroorganismus ausschließlich Epoxidharz als Kohlenstoffquelle zur Verfügung stand. Ist es dem Mikroorganismus möglich das Harz abzubauen, so kann er sich vermehren. Die gebildete Biomasse wurde am Versuchsende gemessen. Die ermittelte Biomasse lag nahezu bei null und war zudem stark fehlerbehaftet. Hier ergaben sich keine Hinweise auf Epoxidharzabbau durch A. versicolor. Wird der Versuch in einem größeren Masstab, in dem der Messfehler keine Rolle mehr spielt, nochmals durchgeführt, sollte es möglich sein durch die Bestimmung der Biotrockenmasse Epoxidharzabbau nachzuweisen.
Im letzten Versuch wurde getestet, ob Mikroorganismen direkt auf festem Epoxidharz wachsen können. Verschiedene Mikroorganismen wurden hierzu unmittelbar auf das Epoxidharz aufgebracht und kultiviert. Lichtbildaufnahmen, die nach 4 und nach 13 Wochen Kultivierungsdauer aufgenommen wurden, haben bei den Ansätzen mit Bacillus aminovorans, Cladosporium cladosporioides und einem Konsortium bestehend aus drei verschiedenen Mikroorganismen Veränderungen gezeigt. Das Konsortium bestand aus Aspergillus versicolor, Agrocybe aegerita und Aspergillus terreus. Diesen Mikroorganismen, beziehungsweise dem Konsortium, konnte es möglich sein, Epoxidharz abzubauen. Aufnahmen der Harzplatten mit dem 3D-Lasermikroskop, die vor und nach dem Versuch aufgenommen wurden, ergaben kein Hinweis auf mikrobiellen Abbau. Es ist möglich, dass die Auflösung des 3D-Lasernmikroskops nicht ausreichend groß für eine Beurteilung ist.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-280068.html