am Puls Biologie 5, Schulbuch

167 Humanökologie Blick in die Forschung Algen reinigen Abwasser Bahnbrechendes Experiment Gerade erst hast du gelesen, dass unser Abwasser von Bakte­ rien gereinigt wird, so dass es wieder dem Wasserkreislauf zu­ geführt werden kann. Algen können das auch ( k Abb. 30)? Nahe der finnischen Hauptstadt Helsinki liegt Espoo, die zweitgrößte Stadt des Landes. Die dortige Kläranlage Suome­ noja war vor kurzem Ort spannender Algenforschung. Zusam­ men mit finnischen und deutschen Kollegen testete die Münchnerin Maria Stockenreiter, wie gut verschiedene Algen­ arten normales Haushaltsabwasser reinigen. Denn das ist reich an Stickstoff und Phosphor und enthält zudem viele Spurenelemente, die die Algen für ihr Wachstum benötigen, zB Eisen, Kupfer, Mangan oder Zink. Stockenreiter und ihre Kollegen wollten zusätzlich wissen, ob eine Mischung aus bis zu sieben Algenarten das Abwasser effizienter reinigt als eine einzelne Art allein. Das Experiment dauerte 19 Tage. Die Algen lebten in verdünntem Abwasser in kleinen Plastikbehältern bei Raumtemperatur, ständiger Luft­ zufuhr und abwechselnd zwölf Stunden Licht und zwölf Stun­ den Dunkelheit. Das Forschungsteam achtete darauf, dass die verschiedenen Teilexperimente bei gleichen Bedingungen stattfanden. So musste in allen Ansätzen am Anfang die glei­ che Anzahl an Algenzellen vorhanden sein. Die Ergebnisse waren eindeutig: Innerhalb weniger Tage nahm der Gehalt an Stickstoff und Phosphor in allen Ansätzen stark ab. Normal verschmutztes Abwasser kann also höchst ef­ fizient mit Algen gereinigt werden. Der Reinigungseffekt war umso stärker, je mehr unterschiedliche Algenarten zugleich in einer Probe wuchsen ( k Abb. 31; Stockenreiter ua. 2016). Aller­ dings können Algen keine kohlenstoffhaltigen Substanzen aus dem Abwasser entfernen. Abb. 30: Abwasseraufbereitung mit Algen. Tage 0 Phosphatkonzentration 1 Art 3 Arten 5 Arten 7 Arten Abb. 31: Phosphatgehalt im Abwasser. Je mehr Algenarten eingesetzt wurden, desto rascher wurde das Phosphat abgebaut. Aufgaben W/S 1 Welche Inhalte aus den Themenseiten stecken hinter diesem Experiment? Welchen weiteren Nutzen könnte es haben, Algen als „Reinigungskräfte“ in Kläranlagen einzu­ setzen? E 2 Erstelle eine Hypothese, wieso eine Mixtur aus mehreren Algenarten effizienter reinigt als eine Art allein. Stelle dir dafür die Gefäße mit den Algen als kleine Ökosys­ teme vor. E 3 Gelingt es euch, verschmutztes Was­ ser mit Chlorella vulgaris zu reinigen? Die Alge könnt ihr über das Internet oder bei Aquaris­ tikhandlungen erwerben. Teststäbchen für Nitrat und Phosphat sind ebenfalls im Handel erhältlich. Züchtet in der Klasse eine Algen­ kultur in mehreren Glasbehältern (zB Erlen­ meyerkolben), die zwölf Stunden pro Tag von einer normalen Glühbirne beleuchtet werden (im Sommer reicht das Tageslicht am Fenster). Die Algenkulturen müssen regelmäßig be­ lüftet werden. Daher sollten die Glasgefäße entweder auf einem Schüttler stehen oder immer wieder per Hand leicht bewegt wer- den. Um Verunreinigungen zu vermeiden, könnt ihr die Öffnungen mit lockeren Watte­ bäuschen schließen. Füllt in frische Kolben eine vorher festgelegte Menge an Wasser und löst darin eine bestimmte Menge an Nitrat und Phosphat (zB jeweils 20 mg/l). Ihr könnt auch ein paar Milliliter Urin verwenden. Gebt eine annähernd gleiche Menge an Algen zu den Testproben (Frischgewicht) und haltet sie bei gleichen Bedingungen wie die Vorkultur. Messt den Nitrat- und Phosphatgehalt mit den Teststreifen zu Beginn und zu verschiede­ nen Zeitpunkten über mindestens 14 Tage hinweg. Protokolliert die gemessenen Werte. Am Ende des Versuchs solltet ihr das Frisch­ gewicht der Algen noch einmal bestimmen. So könnt ihr sehen, wie stark sich die Algen in den jeweiligen Proben vermehrt haben. S 4 Welche Bedeutung hat dieses Expe­ riment für deinen Alltag oder die Entwicklung der Gesellschaft? Literatur: Stockenreiter, M.; Haupt, F.; Seppälä, J.; Tamminen, T.; Spilling, K.: Nutrient uptake and lipid yield in diverse microalgal communi­ ties grown in wastewater. In: Algal Research. 2016, Jg. 15, S. 77–82. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv