Fachgruppe Umweltbiotechnologie und Bioenergie
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«Biomasse, Abfälle und Abwässer sind in der Kreislaufwirtschaft einer Bioökonomie wertvolle Ressourcen für Energie- und Materialproduktion durch biotechnologische Verfahren.»
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.
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
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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
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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
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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
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Unsere Arbeitsfelder im Bereich Nährstoffrückgewinnung:
- Herstellung von Düngemittel aus organischen Reststoffen z.B. Hofdünger
- Phosphorrückgewinnung aus Klärschlämmen
Biologisch Abbaubare Werkstoffe (BAW)
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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
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Unsere Arbeitsfelder im Bereich Abwasser- und Schlammbehandlung:
- Biologische Behandlung von Industrieabwässern mit organischen Bestandteilen
- Mikroskopische und mikrobiologische Charakterisierung des Belebtschlamms
- Schliessung von industriellen Wasserkreisläufen
- Behandlung und Verwertung von Klärschlämmen
Abbauversuche (BSB-Tests & C-Bilanz) & Biomethanpotential (BMP-Tests)
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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
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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
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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
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- ZHAW Studiengang Biotechnologie (Umweltbiotechnologie 1 und 2; Minor Umweltchemie und Biotechnologie)
- ZHAW Master
- ZHAW Studiengang Umweltingenieurswissenschaften Modul: Biomasse als Ressource
- BioMat Summer School
- OST Modul: Biomasse und Biogas
- ETH Modul: Experimental and Computer Laboratory I, Modul: Waste Management and Circular Economy
Abschlussarbeiten
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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
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Unsere Mitarbeitenden unterstützen Schweizer Kompostier- und Vergärbranche in dem wir theoretisches und praktisches Fachwissen bei Grund- und Auffrischungskursen an Betreiber und deren Personal vermitteln.
- Grund- und Auffrischungskurs für die Kompostier- und Vergärbranche
Projekte
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Cooperation related to Project Noses
Beschreibung der erforderlichen Tätigkeit: Auslesen und Auswerten von elektronischen Daten, die von der Pilotanlage installierten Sensoren erzeugt werden. Beratung in mikrobiologischen und biochemischen Fragen. Diskussion der Ergebnisse der Vorbehandlung der Pilotierung. Verfassen eines Teils des ...
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Anaerobe Pilze und Produktivität von Kleinbiogasanlagen
In diesen Projekt soll untersucht werden, ob mit Hilfe von anaeroben Pilzen (Neocallimasticomycota), z. B. aus Wiederkäuern bzw. den von ihnen produzierten Enzymen, landwirtschaftliche Reststoffe biologisch-enzymatisch so effektiv aufgeschlossen werden können, dass sich die Produktivität von ...
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Nutzung von Lignin aus Biogasanlagen
Im Rahmen des vorgeschlagenen Gesamtprojektes sollen daher Kenntnisse über die nachhaltige stoffliche Nutzung dieses Rohstoffs gewonnen werden, welcher in grossen Mengen verfügbar ist. Hierbei soll die enzymatische Umsetzung zu erneuerbaren Plattformchemikalien untersucht werden, welche diverse Vorteile im Vergleich ...
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CarNe – CO2-negative Dämmmaterialien basierend auf Pflanzenkohle
In diesem Forschungsprojekt wird die Entwicklung eines biobasierten, CO2-negativen Gebäudedämmstoffs vorgeschlagen, der auf einer erfolgreichen früheren Machbarkeitsstudie aufbaut. Die Materialentwicklung basiert auf der Verwendung von organischem Abfallmaterial, das mit natürlichen Bindemitteln und ...
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LEMIG II - Grüngutanalyse 2022/23
Seit 2012 sind in der Schweiz sowohl auf der Ebene der Forschung als auch im Rahmen der Gesetzgebung und bei der Umsetzung, verstärkt Aktivitäten im Gang, Abfälle, welche entlang der Lebensmittelkette anfallen, zu quantifizieren und Massnahmen zu deren Vermeidung oder Verwertung einzuleiten. Das Bundesamt für Umwelt ...
Publikationen
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Guillemot, Typhaine; Wieland, Erich; Mosberger, Lona; Warthmann, Rolf,
2023.
Degradation of organic materials in an L/ILW repository.
Nagra Technical Report
; 23-11.
Wettingen:
National Cooperative for the Disposal of Radioactive Waste.
Verfügbar unter: https://nagra.ch/wp-content/uploads/2024/01/NTB-23-11.pdf
-
König, Roger; Principi, Pamela; Treichler, Alexander; Warthmann, Rolf; Arioli, Giovanni,
2023.
Methangewinnung aus Gülle : mobile Biogaspilotanlage mit Vorbehandlungsoptionen.
Aqua & Gas.
2023(11), S. 32-38.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-29889
-
Pochwatka, Patrycja; Rozakis, Stelios; Kowalczyk-Juśko, Alina; Czekała, Wojciech; Qiao, Wei; Nägele, Hans-Joachim; Janczak, Damian; Mazurkiewicz, Jakub; Mazur, Andrzej; Dach, Jacek,
2023.
Energy.
283(129165).
Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129165
-
Frick, Hanna; Efosa, Norah; Oberson, Astrid; Krause, Hans‐Martin; Nägele, Hans-Joachim; Frossard, Emmanuel; Bünemann, Else Katrin,
2023.
Soil Use and Management.
40(1), S. e12953.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.1111/sum.12953
-
Gerner, Gabriel; Chung, Jae Wook; Meyer, Luca; Wanner, Rahel; Heiniger, Simon; Seiler, Daniel; Krebs, Rolf; Treichler, Alexander; Kontic, Roman; Kulli Honauer, Beatrice,
2023.
Energies.
16(20), S. 7027.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.3390/en16207027
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
Team
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Fachstelle Biokatalyse und Prozesstechnologie
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