WikiDer > Anammox

Anammox ist ein Akronym vor dem EINoxisch AMMOnium OCHSEidation. Es ist der Name für ein in Delft Technologie zur Stickstoffentfernung aus Abwasser entwickelt.^[1]

Der Anammox-Prozess ist ein bakteriell Prozess. Die Bakterien können in der Abwasserreinigung. Lösche sie Nitrit und Ammonium aus Abwasser durch Umwandlung in Stickstoffgas (siehe die Stickstoffkreislauf). Dies ist eine willkommene Entwicklung für die Abwasserbehandlung. Schließlich musste vor der Ankunft von Anammox alles Ammonium in . umgewandelt werden Nitrat (NEIN₃⁻). Theoretisch muss nur die Hälfte der Ammoniummenge in Nitrit (NO₂⁻), was bei Berücksichtigung von nur zwei statt 3 Sauerstoffatomen beim Nitration bereits 2/3 des Sauerstoffbedarfs einspart. Dank Anammox wird theoretisch nur 1/3 der Belüftung benötigt. Neben weniger Sauerstoff (und damit weniger Stromverbrauch durch Belüfter) sind nun auch deutlich niedrigere Nitratgehalte im Abwasser erreichbar als bisher.

Lange Zeit dachte man, man könne Ammonium nur unter Aerobic Umstände. 1977 sagte der österreichische Chemiker Engelbert Broda ein Verfahren, bei dem Ammonium in Abwesenheit von Sauerstoff oxidiert wurde. 1986 wurde ein Anaerobreaktor in der Abwasserreinigung von „Hefebrokate" (jetzt DSM) in Delft wurde eine Abnahme von Ammonium in Kombination mit einer Zunahme von Stickstoff beobachtet.

Als Bakterium für die Ammoniumoxidation stellte sich heraus, dass es sich um Nitrit handelt Elektronenakzeptor nach folgender Reaktion zu verwenden:

NH₄ NEIN₂⁻ → N₂ 2 H₂Ö.

Diese anaerobe Ammoniumoxidation, abgekürzt Anammox, spielt eine wichtige Rolle beim Abbau von Ammonium in vielen Ökosystemen.Das dafür verantwortliche Bakterium wurde 1999 von Strous et al. identifiziert und nach seinem Standort und der Stickstoffumwandlung benannt: Candidatus brocadia anammoxidans. Es gibt jetzt ein paar Bakterien (außer Brokadien vier mehr Generationen), die die Anammox-Reaktion durchführen können: Candidatus kuenenia stuttgartiensis die in einem Wasserreinigungsreaktor in Stuttgart gefunden wurde, Scalindua sorokinii die im Schwarzen Meer gefunden wurde^[2], Candidatus scalindua wagneric^[3], Candidatus scalindua brodae^[3], Anammoxoglobus propionicus^[4] und Candidatus jettenia asiatica^[5].

Anammox-Bakterien sind chemo-litho-autotroph Mikroorganismen und gehören zu den Planctomyceten. Im Gegensatz zu anderen Bakterien besitzen Plancomyceten kein Peptidoglycan in der Zellwand und haben membranumschlossene Kompartimente innerhalb der Zelle, die den Organellen ähnlich sind Eukaryoten. Der Anammox-Prozess findet vermutlich in diesen Organellen statt, die Anammoxosomen werden genannt. Diese Anammoxosomen sind von einer Membran mit sogenannten Leiteranes. Das sind spezielle MembranenLipide die nur in Anammox-Bakterien vorkommen; sie haben eine größere Dichte als die Membranlipide anderer Zellen. Es Membran führt wahrscheinlich dazu, dass die toxischen Zwischenprodukte der Anammox-Reaktion Organelle nicht diffundieren aus Ermöglichung des Anammox-Prozesses (Damsté et al. 2002). Mit dem Aufkommen des Anammox-Verfahrens werden nun Werte an giftigem Nitrit erreicht, die bisher unvorstellbar waren.

Anwendung in der Wasseraufbereitung

Die Anwendung des Anammox bei der Behandlung von Abwasser entfernt Ammonium und besteht aus zwei getrennten mikrobiologischen Prozessen.

1. Oxidation: Der Teil Nitrifikation von der Hälfte des Ammoniums zu Nitrit durch ammoniumoxidierende Bakterien. (AOBs) Die notwendigen Sauerstoff dafür wird durch Belüftung gewonnen.

   ${displaystyle {ce {2 NH4^3 O2 -> 2 NO2^-4 H^ 2 H2O}}}$

2. Deammonifikation (Anammox): Das restliche Ammonium und Nitrit reagieren auf Stickstoff- Gas. Wo herkömmliche Stickstoffentfernung über Denitrifikation eine Kohlenstoffquelle (KABELJAU) verwendet wird, wird Ammonium im Anammox-Verfahren verwendet. Finde beide Formen anaerob Platz.

   ${displaystyle {ce {NH4^NO2^- -> N2 2 H2O}}}$

3. Als Nebenreaktion in diesem zweiten Schritt wird eine kleine Menge Nitrat gebildet.

   ${displaystyle {ce {NO2^- HCO3^- -> NO3 CH2O_{0.5}N_{0.15}}}}$
   Der letzte Stoff in dieser Gleichung ist keine Chemikalie, sondern die allgemeine Formel für Biomasse, die aus 1 Ammoniumion gebildet werden kann.^[6]

Diese Prozesse können in einem einzigen Reaktor ablaufen, in dem beide Bakterienarten kompakte Granulate bilden.