Pressemitteilung vom 14. September 2017

UFZ-Biochemiker mit Helmholtz-Preis ausgezeichnet

Dr. Benjamin Korth erhält den Doktorandenpreis im Forschungsbereich Energie

Benjamin Korth hat auf der Helmholtz-Jahrestagung in Berlin einen der sechs Doktorandenpreise erhalten. Der Nachwuchswissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) widmete sich in seiner Promotion der Energiebilanz von mikrobiellen Brennstoffzellen, die zur Reinigung von Abwässern genutzt werden können und entwickelte eine Modellierungsplattform, um das Wachstum von elektroaktiven Mikroorganismen zu simulieren.

 Foto: UFZ / Sebastian Wiedling

Foto: UFZ / Sebastian Wiedling

Benjamin Korth interessiert sich für jenen Bereich der Umwelt, in dem es unangenehm riecht und sich manch anderer angewidert die Nase zuhält: Abwasser. Doch die Abwässer, die sich in den Becken einer Kläranlage als Abfallprodukt aus Haushalten und Industrie sammeln, spielen für Kommunen in der Haushaltsplanung eine wichtige Rolle. Bis zu 20 Prozent des Budgets müssen sie für die Reinigung von Abwässern ausgeben. Zwischen drei bis vier Prozent des jährlichen Stromverbrauchs in Deutschland werden dafür beansprucht - eine unnötige Verschwendung auf dem Weg zu einer Kreislaufwirtschaft, bei der es unter anderem darum geht, Abfälle energetisch und damit wirtschaftlich nutzbar zu machen.

In seiner Doktorarbeit mit dem Titel "On the thermodynamics of electroactive microorganisms" hat der 31-jährige Korth systematisch erfasst, wie viel Energie wirklich im Abwasser steckt. Ihm gelang es, den Brennwert zu beschreiben, der für Ingenieure und Wirtschaftsprüfer eine zentrale Größe ist, um Aussagen zur Energieeffizienz zu treffen. Und er konnte erstmals den Brennwert mit klassischen Abwasseranalyseparametern wie zum Beispiel dem chemischen Sauerstoffbedarf und dem gesamten organischen Kohlenstoff korrelieren. "Das sind gängige Abwasserparameter einer Kläranlage, mit denen man nun auf den Energiewert schließen kann", sagt Korth, der an der Universität Jena das Biochemie-Studium abschloss. Seinen Berechnungen zufolge stecken in Deutschlands Abwässern rund 20 Terawattstunden Energie, die nicht genutzt werden. "Für die Kommunen könnte es von Interesse sein, mit der Technologie der mikrobiellen Brennstoffzellen Abwasser zu reinigen und gleichzeitig Energie produzieren", sagt Korth. Damit könnten sie letztendlich Kosten sparen. Am Konzept der mikrobiellen Brennstoffzellen arbeitet am UFZ die Forschungsgruppe Mikrobielle Bioelektrokatalyse und Bioelektrotechnologie, die von Dr. Falk Harnisch geleitet wird und in der Korth nach seiner Promotion als Postdoktorand seine Arbeiten fortführt. Die Kernelemente ihrer Forschung sind sogenannte elektroaktive Mikroorganismen, die nicht nur die Energiesenke Abwasser in eine Energiequelle umwandeln, sondern auch zur Entsalzung von Meerwasser und zur nachhaltigen Synthese von Chemikalien aus erneuerbarer Energie genutzt werden können.

In seiner Promotion beschrieb Benjamin Korth auch einen bisher nicht bekannten Effekt in der Energiebilanz von elektroaktiven Mikroorganismen, durch den ein beträchtlicher Teil der zur Verfügung stehenden Energie in Wärme umgewandelt wird. Diese sogenannte mikrobielle elektrochemische Peltier-Wärme entsteht durch eine Phasenänderung von Elektronen beim Transfer durch elektroaktive Mikroorganismen. Publiziert hatte Korth den mikrobiellen elektrochemischen Peltier-Effekt im Fachblatt Energy & Environmental Science, dem höchstklassifizierten wissenschaftlichen Journal der Umweltwissenschaften. Basis für diese Forschungsergebnisse war ein von ihm und seinem UFZ-Kollegen Dr. Thomas Maskow entwickeltes Bioelektrokalorimeter, mit dem Messmethoden der Kalorimetrie und der Elektrochemie in einem System zusammengeführt wurden. In einem weiteren Projekt entwickelte Korth gemeinsam mit Wissenschaftlern der niederländischen Technischen Universität Delft eine modulare Modellierungsplattform für elektroaktive Mikroorganismen. Damit wurden erstmals unterschiedliche wissenschaftliche Felder wie Elektrochemie, Biologie, Chemie und Thermodynamik in einem Modell kombiniert und das Wachstum von elektroaktiven Mikroorganismen simuliert.

Der Forschungspreis ist mit einem Preisgeld von 5.000 Euro dotiert und mit der Förderung eines sechsmonatigen Auslandsaufenthalts verknüpft.


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Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg mehr als 1.100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.

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Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 37.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 4 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).

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