No description available.

Das Biopolymer-produzierende Knallgasbakterium Ralstonia eutropha H16 gilt mit seinem außergewöhnlichen Stoffwechsel als vielversprechender Produktionsstamm für die weiße Biotechnologie. Es wächst auf einer Vielzahl organischer Substrate sowie chemolithoautotroph mit H2 und CO2 als einzige Energie- bzw. Kohlenstoffquelle. Unter anaeroben Bedingungen ist es zudem zur Denitrifikation befähigt. In dieser Arbeit wurde das Proteinprofil von R. eutropha unter chemolithoautotrophen sowie anaeroben Bedingungen mittels GeLC-MS/MS untersucht. Beide Proteomstudien offenbarten, dass die Nutzung unterschiedlicher Elektronendonoren bzw. -akzeptoren mit zahlreichen Veränderungen im Proteinbestand der Zellen einherging. Hierbei waren neben Proteinen metabolischer und Transportprozesse auch jene der Zellbewegung betroffen. Die Ergebnisse stellen im Vergleich zu vorangegangenen Studien den bisher umfassendsten Überblick zum Proteinbestand beim H2-basierten sowie anaeroben Wachstum in R. eutropha dar. Von besonderer Bedeutung war dabei das Einbinden der Analyse der Membran als Ort wichtiger Energie- und Transportprozesse. Besonderes Interesse galt einem unter H2/CO2-Bedingungen abundanten Zweikomponentensystem. Sequenzvergleiche zeigten Ähnlichkeit zum Regulationssystem der Katabolitrepression des Biphenylabbaus in Acidovorax sp. KKS102. Die Deletion des Response-Regulator-Gens führte zu vielfältigen Wachstumseffekten auf Substraten wie Fructose, Glycerin sowie auf H2/CO2. Der pleiotrope Phänotyp sowie die Ergebnisse von Genexpressionsstudien und der Suche nach Regulator-Bindestellen lassen eine globale Rolle des Systems im Energie- und/oder Kohlenstoffmetabolismus von R. eutropha H16 annehmen. Histidin-Kinase und Response Regulator wurden in GloS bzw. GloR umbenannt. Die vorliegende Arbeit zeigt eindrucksvoll das Potential der Proteomik als Teil der funktionellen Genomik für den Anstoß neuer Forschungsansätze zur Evaluierung des biotechnologischen Potentials von Mikroorganismen. / Due to its remarkable metabolism the bioplastic-producing “Knallgas” bacterium Ralstonia eutropha H16 is ranked as a promising production strain for white biotechnology. It grows on a wide range of organic substrates as well as lithoautotrophically on H2 and CO2 as sole energy and carbon source, respectively. Under anaerobic conditions it thrives by denitrification. This thesis focused on characterizing the protein profiles of lithoautotrophically and anaerobically grown R. eutropha cells. Proteome analyses revealed an extensive protein repertoire adapting the organism to alternative electron donors and acceptors, respectively. Changes concerned proteins involved in metabolic and transport processes as well as in cell movement. Compared to previous studies the results reported here offer the most comprehensive proteomic survey regarding the H2-based as well as anaerobic lifestyle of R. eutropha so far. In this context analyzing the cell membrane as a place for a number of energy, transport and signal transduction processes was of particular importance. Special interest aroused the identification of a two-component system upregulated on H2/CO2. Sequence analysis offered high similarity to the regulatory system for catabolite control of biphenyl degradation in Acidovorax sp. KKS102. Deletion of the response regulator gene led to versatile growth effects on substrates such as fructose and glycerol as well as H2/CO2. This pleiotrophic phenotype as well as the results of gene expression studies and the search for regulator binding sites suggests that the two-component system is a global player in energy and/or carbon metabolism in R. eutropha and possibly other bacteria. Thus, histidine kinase and response regulator have been renamed GloS/R. Since their characterization was initiated by proteomic data this study impressively elucidates the power of functional genomics in terms of revealing new research approaches to evaluate the biotechnological use of microbes.

<p>During the summer 2007 was a scrubber tested at Gruvön papper mill in Grums. The scrubber reduced NO_x with 90 % in flue gas. NO_x was transferred from the flue gas to a scrubber liquid as nitrate and nitrite. The scrubber liquid needs to be purified from nitrate and nitrite.</p><p> </p><p>One possible solution is to clean the scrubber liquid in Gruvön biologic cleaning construction.</p><p>Microorganisms in the biologic cleaning construction need to assimilate nitrogen. There are environments free from oxygen in the cleaning construction. Microorganisms can reduce nitrate in environments free from oxygen.   </p><p> </p><p>At the implementation was a labmodel built of the two first steps from Gruvön papper mill. Wastewater was collected from Gruvön papper mill. The wastewater was dosed with salts of nitrate and nitrite and pumped into the labmodel.</p><p>The results showed that nitrate and nitrite can be reduced in content with help of the biological cleaning construction.</p>

During the summer 2007 was a scrubber tested at Gruvön papper mill in Grums. The scrubber reduced NOx with 90 % in flue gas. NOx was transferred from the flue gas to a scrubber liquid as nitrate and nitrite. The scrubber liquid needs to be purified from nitrate and nitrite.   One possible solution is to clean the scrubber liquid in Gruvön biologic cleaning construction. Microorganisms in the biologic cleaning construction need to assimilate nitrogen. There are environments free from oxygen in the cleaning construction. Microorganisms can reduce nitrate in environments free from oxygen.      At the implementation was a labmodel built of the two first steps from Gruvön papper mill. Wastewater was collected from Gruvön papper mill. The wastewater was dosed with salts of nitrate and nitrite and pumped into the labmodel. The results showed that nitrate and nitrite can be reduced in content with help of the biological cleaning construction.

Ph.d.-afhandling. Den kongelige Veterinær- og Landbohøjskole, 2002. / Haves også i trykt udg.

Denitrification is a microbially-catalyzed reaction which reduces nitrate to N2 through a series of intermediate nitrogen compounds. Nitrate is a nutrient and its release into the environment may lead to eutrophication, depending on the amount that is released and the state of the recipient. The release of nitrate from the mining industry in Kiruna (Sweden) has been identified as an eutrophication risk, and a denitrifying bioreactor is to be constructed at the site to reduce the nitrate release.Since the denitrification rate decreases with temperature and the temperature in Kiruna during large parts of the year drops below 0˚C, the denitrifying bioreactor therefore has to be designed for the site-specific environment in terms of flow rate and hydraulic residence time. Laboratory column studies are used to study and determine the nitrate removal rate in a low temperature environment (5˚C) with pine wood chips as reactive matrix/ electron donor; the input solution had an average concentration of 35 mg NO3-N/L and a high sulfate concentration. Nitrate removal was studied as a function of hydraulic residence time and temperature. Parameters that were monitored include pH, alkalinity and concentrations of ammonium, nitrite and sulfate in the effluent from the columns. On three occasions, samples were gathered along the flow path in the columns (concentration profiles) such that changes in nitrate, nitrite, and occasionally ammonium concentration could be studied in relation to each other. The study concluded that a denitrifying bioreactor utilizing pine wood chips as the reactive matrix is a suitable option for nitrate treatment in a low temperature (5˚C) environment. Under the conditions of the study, effluent nitrate, nitrite, and ammonium concentrations are below limits established in legislation. Nitrate removal rates are given for zero-order nitrate reduction and overall first-order nitrate reduction, as the concentration profiles revealed a decrease in nitrate removal rate as nitrate concentration dropped below 3 mg NO3-N/L. / Nitrat är ett näringsämne som kan orsaka övergödning vid utsläpp, beroende på halterna och recipienten. Växterna som tar upp kväve kommer så småningom att dö och sjunka mot botten där de förmultnar. Förmultningen kräver syre, och vid ökad växtlighet så ökar även konsumtionen av syre då det finns mer organiskt material att bryta ned. Detta leder i slutändan till syrefria områden, där djurliv och växtlighet är mer begränsade. Nitratutsläpp från gruvindustrin i Kiruna har blivit identifierad som en potentiell övergödningsrisk och en denitrifierande bioreaktor ska därmed installeras för att minska utsläppen. Denitrifikation är en mikrobiell reaktion som reducerar nitrat till kvävgas genom en serie av intermediära kväveföreningar. En denitrifierande bioreaktor använder sig utav denitrifikation för att minska nitratkoncentrationer i vatten som passerar genom bioreaktorn som består av huvudsakligen; (1) bakterierna som sköter denitrifikationen, och (2) en kolkälla som fungerar som ”mat” till de denitrifierande bakterierna, Hastigheten varvid nitrat omvandlas till kvävgas genom denitrifikation, minskar med temperatur och den denitrifierande bioreaktorn måste därmed anpassas till omgivningen där den ska placeras med avseende på uppehållstid i reaktorn. Uppehållstiden måste vara tillräcklig för att minska nitratkoncentrationen till önskad nivå, men samtidigt så får uppehållstiden inte vara för lång då andra ämnen kan reagera och bilda ofördelaktiga produkter vid låga nitratkoncentrationer. Kolonnstudier i en låg-tempererad miljö (5˚C) är ett första steg för att studera hastigheten av nitratförbrukning i en sådan omgivning, och används i detta arbete med träflis av tall som kolkälla. Parametrar som påverkar, och varierar som ett resultat av, denitrifikation (exempelvis pH och sekundära föroreningar) övervakas. Hastigheten av nitratförbrukning som fås från kolonnstudierna kan sedan används som riktlinjer för konstruktionen av en denitrifierande bioreaktor i fältskala i Kiruna. Studiens slutsats är att en denitrifierande bioreaktor med träflis av tall som reaktivt medium är ett fungerande alternativ för nitrat reducering i en lågtempererad miljö (5˚C) då nitrat effektivt reduceras till under gränsvärden fastslagna i lag. Även andra potentiella biprodukter (exempelvis nitrit och ammonium) som kan resultera från den miljö som den denitrifierande bioreaktorn ger upphov till är under de gränsvärden som finns fastslagna i lag.

Lustgas är en växthusgas, ca 300 gånger mer potent än koldioxid och som har potential att bryta ned ozonlagret med sin livslängd på 120 år i atmosfären. Lustgasutsläppen beräknas ha ökat med mellan 20–30% sedan förindustriell tid vilket tros bero på en ökad användning av konstgödsel i jordbrukssektorn men en del av all lustgas som bildas kommer från avloppsreningsverk vilka står för ca 1,6% av lustgasavgången till atmosfären där Henriksdals reningsverk bidrar med lustgasproduktion. Under 2021 beräknade man en lustgasavgång från Henriksdals reningsverk på ca 37 ton, vilket kan jämföras med klimatavtrycket på 10 000 nyregistrerade bilar vid körningar på ca 1500 mil/år. Syftet med rapporten var att undersöka om det gick att beräkna mängden kväve i avgående lustgas och jämföra det med hur mycket av den beräknade lustgasen som avgår till luft av andelen renat ammonium, samt att undersöka olika strategier för minimering av lustgasproduktion. Det finns flera vägar till lustgasbildning i de biologiska reningsprocesserna i verket. Tre huvudspår finns dock till lustgasbildning varav autotrof nitrifikation var aktuell för detta examensarbete. Flera driftsstrategier finns att tillgå för att undersöka hur lustgasproduktion påverkas av olika faktorer. Under detta examensarbete undersöktes en av dessa, syrebörvärden, där ett fast syrevärde i den luftade bassängen antingen skulle minska eller öka lustgasproduktionen beroende på luftningsintensitet och ammoniumkoncentration i vattnet. Lustgasavgången beräknades bestå till 0,19% av kväve renat från ammoniumbelastningen. Resultatet visade att vid låga syrehalter i vattnet fanns en lägre andel lustgasbildning jämfört med högre luftningsintensitet. Nackdelen blev dock att andelen renad ammonium sjönk i blocket. Vid högre luftningsintensitet var lustgasavgången högre i ett av huvudscenariona. I det andra scenariot med hög luftning var andelen renat ammonium lägre än i första scenariot, men med låga lustgashalter. Slutsatsen blev att lustgas kan bildas under olika förutsättningar men att under just den här studien var lustgasproduktionen som högst när nitrifikationen var som mest effektiv. / Nitrous oxide is a greenhouse gas, almost 300 times more potent than carbon dioxide, and which has the potential to deplete the ozone layer with its lifetime of 120 years in the atmosphere. Nitrous oxide emissions are estimated to have increased between 20–30% since pre-industrial times, which is believed to be due to increased use of artificial fertilizers in the agricultural sector, but part of all nitrous oxide that is formed comes from wastewater treatment plants, which account for approx. 1.6% of nitrous oxide emissions to the atmosphere where Henriksdals treatment plants contribute to nitrous oxide production. In 2021, nitrous oxide emissions from Henriksdal's treatment plant were calculated to be approximately 37 tons, which can be compared to the climate footprint of 10,000 newly registered cars driven approximately 15 000 km per year. The aim of the report was to investigate whether it was possible to calculate the amount of nitrogen in outgoing nitrous oxide to compare it with how much of the calculated nitrous oxide is emitted to air from the proportion of purified ammonium, as well as to investigate different strategies for minimizing nitrous oxide production. There are several routes to the formation of nitrous oxide in the biological purification process in the plant. There are, however, three main tracks for nitrous oxide formation, of which autotrophic nitrification was relevant for this degree project. Several operational strategies are available to investigate how nitrous oxide production is affected by various factors. During this thesis, one of these, oxygen set-point, was investigated, where a fixed oxygen value in the aerated basin would either decrease or increase nitrous oxide production depending on aeration intensity and ammonium concentration in the water. The nitrous oxide discharge was calculated to consist of 0.19% nitrogen purified from the ammonium load. The result showed, that at low oxygen levels in the water, there was a lower proportion of nitrous oxide formation compared to higher aeration intensity. The disadvantage, however, was that the proportion of purified ammonium decreased in the block. At higher aeration intensity, nitrous oxide emissions were higher in one of the main scenarios. In the second scenario with high aeration, the proportion of purified ammonium was lower than in the first scenario, but with low levels of nitrous oxide. The conclusion was that nitrous oxide can be formed under different conditions, but during this study, nitrous oxide production was highest when nitrification was most efficient.

I takt med att Uppsala växer behöver kapaciteten för avloppsvattenrening på Kungsängsverket byggas ut. För att möta en framtida ökad belastning bedömer Uppsala Vatten &amp; Avfall AB att en kolkälla kommer behöva tillsättas i den biologiska kvävereningen för att effektivisera den heterotrofa denitrifikationen på Kungsängsverket, som idag sker utan tillsats av kolkälla. Potentialen till förbättrad denitrifikation med olika kolkällor utvärderades genom satsvisa laboratorieförsök och litteraturstudier. Syftet var att bättre förstå de studerade kolkällornas funktion och prestanda i denitrifikation för att ge underlag inför en framtida fullskalig implementering av kolkälla. Det övergripande målet var att identifiera vilken eller vilka kolkällor som är mest fördelaktiga med avseende på reningseffektivitet, processpåverkan, doseringsbehov, ekonomi och miljöpåverkan. Triplikata försök genomfördes som denitrifikationstester med aktivt slam vid en genomsnittlig slamtemperatur på 14 ℃ och pH 7-8, där fem externa kolkällor (etanol, Brenntaplus VP1 och tre industriella restprodukter) samt försedimenterat avloppsvatten testades. I litteraturstudien inkluderades även metanol. Från försöksdata bestämdes specifika denitrifikationshastigheter, COD/N-kvoter och utbyteskoefficienter. Även bieffekter såsom nitritackumulering och fosforsläpp studerades. Därefter uppskattades doseringsbehov och kostnader baserat på erhållna resultat och antaganden om framtida produktionsmål för nitratkväve. En likartad prestanda erhölls med en av restprodukterna (RTP-vätska) och etanol som uppnådde högst denitrifikationshastigheter och reduktionsgrader (98 % respektive 97 %). Doseringsbehovet uppskattades vara 4 gånger högre med RTP-vätska jämfört med etanol. Med de två andra restprodukterna (dextrandrank och sackaroslösning) uppnåddes lägst denitrifikationseffektivitet och reduktionsgraderna uppgick till 79 % respektive 47 %. Vid test av sackaroslösning observerades dessutom ofullständig denitrifikation samt höga fosforsläpp. Dextrandranken uppträdde på liknande sätt. I egenskap av restprodukt är RTP-vätskan intressant för fortsatt utvärdering. Fullskalig implementering av RTP-vätska förutsätter att doseringsbehoven kan tillgodoses samt att lämplig distribuering och lagerhållning kan ordnas på Kungsängsverket. / The city of Uppsala is expanding and consequently enhanced capacity at the wastewater treatment plant of Kungsängen will be required in the future. As for the biological nitrogen removal process, Uppsala Vatten &amp; Avfall AB expects an additional carbon source to be necessary in the future denitrification process. Currently, the nitrogen removal is employed without the addition of a carbon source. The potential of enhancing denitrification with different carbon sources was evaluated by conducting lab-scale batch tests and compiling literature data. The objective of this work was to better understand the performance of the chosen carbon sources as electron donors in heterotrophic denitrification and thereby provide groundwork for a future full-scale implementation of a carbon source. Based on information drawn from batch tests and literature, the carbon sources were evaluated with respect to removal efficiency, process compliance, quantitative dosing requirements, costs, and environmental sustainability. Lab-scale trials were conducted as denitrification tests (triplicate) at a mean sludge temperature of 14 ℃ and pH 7-8 with five external carbon sources (ethanol, Brenntaplus VP1, and three industrial waste products) and pretreated wastewater. In the literature review, methanol was included as well. Results obtained from the batch tests were used to determine kinetic parameters, mainly specific denitrification rates, COD/N ratios, and anoxic yield coefficients. Moreover, unwanted side effects due to addition of carbon sources were examined. Dosing requirements and costs were assessed based on previously determined kinetic parameters and supposed future production guidelines for effluent quality with respect to nitrate concentration. Similar performance was observed with one of the waste products (RTP liquid) and ethanol which achieved the highest denitrification rates and degree of removal (98 and 97 %, respectively). The estimated dosing requirement was 4 times higher with the RTP liquid compared to ethanol. The other two waste products, solutions of fructose (dextran) and sucrose, reached the lowest denitrification efficiency and removal degrees were 79 and 47 %, respectively. During tests with sucrose solution, incomplete denitrification and release of phosphorous were observed. The fructose solution showed somewhat similar behavior but to a lesser degree. Being a waste product, the RTP liquid is interesting for future evaluation. Full-scale implementation needs further considerations regarding dosing requirements, distribution, and storage conditions at the site of Kungsängsverket.