Aufgaben 185 Humanökologie Blick in die Forschung Algen reinigen Abwasser Bahnbrechendes Experiment Gerade erst hast du gelesen, dass unser Abwasser von Bakterien gereinigt wird, so dass es wieder dem Wasserkreislauf zugeführt werden kann. Algen können das auch (kAbb. 31)! Nahe der finnischen Hauptstadt Helsinki liegt Espoo, die zweitgrößte Stadt des Landes. Die dortige Kläranlage Suomenoja war vor kurzem Ort spannender Algenforschung. Zusammen mit finnischen und deutschen Kollegen testete die Münchnerin Maria Stockenreiter, wie gut verschiedene Algenarten normales Haushaltsabwasser reinigen. 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 Luftzufuhr und abwechselnd zwölf Stunden Licht und zwölf Stunden Dunkelheit. Das Forschungsteam achtete darauf, dass die verschiedenen Teilexperimente bei gleichen Bedingungen stattfanden. So musste in allen Ansätzen am Anfang die gleiche 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 effizient mit Algen gereinigt werden. Der Reinigungseffekt war umso stärker, je mehr unterschiedliche Algenarten zugleich in einer Probe wuchsen (kAbb. 32; Stockenreiter ua. 2016). Allerdings können Algen keine kohlenstoffhaltigen Substanzen aus dem Abwasser entfernen. Abb. 31: Abwasseraufbereitung mit Algen. Tage 0 Phosphatkonzentration 1 Art 3 Arten 5 Arten 7 Arten 0 15 10 5 20 Abb. 32: Phosphatgehalt im Abwasser. Je mehr Algenarten eingesetzt wurden, desto rascher wurde das Phosphat abgebaut. 1 S Erläutere die Bedeutung dieses Experiments für deinen Alltag oder die Entwicklung der Gesellschaft. 2 E Gelingt es euch, verschmutztes Wasser mit Chlorella vulgaris zu reinigen? Die Alge könnt ihr über das Internet oder bei Aquaristikhandlungen erwerben. Teststäbchen für Nitrat und Phosphat sind ebenfalls im Handel erhältlich. Züchtet in der Klasse eine Algenkultur in mehreren Glasbehältern (zB Erlenmeyerkolben), die zwölf Stunden pro Tag von einer normalen hellen Lampe beleuchtet werden (im Sommer reicht das Tageslicht am Fenster). Die Algenkulturen müssen regelmäßig belüftet werden. Daher sollten die Glasgefäße entweder auf einem Schüttler stehen oder immer wieder per Hand leicht bewegt werden. Um Verunreinigungen zu vermeiden, könnt ihr die Öffnungen mit lockeren Wattebäuschen schließen. Füllt eine vorher festgelegte Menge an Wasser in frische Kolben und löst darin eine bestimmte Menge an Nitrat und Phosphat (zB jeweils 20mg/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 verschiedenen Zeitpunkten über mindestens 14 Tage hinweg. Protokolliert die gemessenen Werte. Am Ende des Versuchs solltet ihr das Frischgewicht der Algen noch einmal bestimmen. So könnt ihr sehen, wie stark sich die Algen in den jeweiligen Proben vermehrt haben. 3 W/E Im Sommer kann man bei stehenden Gewässern, wie Teichen oder Tümpeln, ein starkes Algenwachstum feststellen. Erstellt eine Hypothese, warum sich die Algen zu dieser Jahreszeit und in diesem Gewässer besonders stark vermehren (Tipp: Was brauchen Pflanzen zum Wachsen?). Überlegt, was das Algenwachstum vermindern kann. Recherchiert in diesem Zusammenhang, was der Begriff Eutrophierung mit ungeklärtem Wasser bzw. der Landwirtschaft zu tun hat. Literatur: Stockenreiter, M.; Haupt, F.; Seppälä, J.; Tamminen, T.; Spilling, K.: Nutrient uptake and lipid yield in diverse microalgal communities grown in wastewater. In: Algal Research. 2016, Vol. 15, p. 77–82. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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