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Chemie | Biochemie | Medizin
Manuel Jenni, 2002 | Sursee, LU
In dieser Matura-Arbeit wurde die Idee verfolgt, ölabbauende Mikroorganismen in grosser Menge künstlich im Labor zu züchten, um sie bei einer Ölkatastrophe auf dem Meer auszugeben, wo sie das ausgelaufene Rohöl abbauen könnten.
Für eine effiziente Züchtung dieser Bakterien muss bekannt sein, unter welchen Bedingungen sie sich am effektivsten vermehren. Konkret wurde in dieser Arbeit untersucht, bei welchen Temperaturen sich Toluol abbauende Bakterien am schnellsten vermehren. Zur Beantwortung dieser Frage wurden zuerst Toluol abbauende Bakterien angereichert, isoliert und schliesslich bei verschiedenen Temperaturen inkubiert. Die Versuchsergebnisse legen dar, dass verschiedene Bakterienarten tatsächlich Toluol abbauen können. Die Messungen zeigen, dass bei 35 °C die schnellste Vermehrung stattfindet.
Fragestellung
(I) Lassen sich Toluol abbauende Mikroorganismen anreichern und isolieren? (II) Welche Mikroorganismen bauen Toluol ab? (III) Bei welcher Temperatur vermehren sich Anreicherungskulturen aus Toluol abbauenden Mikroorganismen am schnellsten?
Methodik
Zuerst wurde eine Anreicherungskultur aus einer Wasserprobe einer Kläranlage mit Toluol als einziger Kohlenstoffquelle angefertigt. Es bildeten sich Bakterienkulturen, die alle Toluol abbauen konnten. Die Bakterienkulturen wurden dann zur besseren Beschreibung auf Agarplatten ausplattiert und in einem Exsikkator in einer Toluolatmosphäre inkubiert.
Zur Ermittlung der optimalen Wachstumstemperatur dieser Bakterien wurden die Anreicherungskulturen in ein Nährmedium überimpft und unter Toluolzugabe bei verschiedenen Temperaturen (4 °C, 23 °C, 35 °C, 40 °C) inkubiert. Stündlich wurde dann die optische Dichte der Ansätze mit einem Photospektrometer gemessen, um das Bakterienwachstum zu quantifizieren.
Ergebnisse
Es konnten erfolgreich Toluol abbauende Bakterien aus der Wasserprobe einer Kläranlage angereichert und isoliert werden. Es zeigte sich, dass es verschiedene Bakterientypen gibt, die Toluol abbauen.
Die Messungen zur optimalen Wachstumstemperatur ergaben, dass sich diese Bakterien bei 35 °C am schnellsten vermehren. Eine tiefere Temperatur verlangsamt das Bakterienwachstum und eine Temperatur von über 40 °C verhindert ein Wachstum sogar gänzlich.
Diskussion
Grundsätzlich konnten alle Messungen relativ erfolgreich durchgeführt werden. Die verwendeten Methoden erwiesen sich als ausreichend zur Beantwortung der gestellten Hypothesen. Diese Versuche sind allerdings nur als Prototyp zu betrachten – einen effektiven Einsatz exakt dieser Bakterien bei einer Ölkatastrophe im Meer wäre wenig effektiv. Die gezüchteten Bakterien sind an bestimmte Lebensbedingungen im Labor angepasst, die stark von den Umweltbedingungen, wie sie in einem Meer herrschen, abweichen können.
Die Versuche können aber als Basis für weitere Experimente mit Bakterien, die tatsächlich im Meer Rohöl abbauen können, verwendet werden.
Schlussfolgerungen
Die Arbeit zeigt auf, dass die Idee der künstlichen Züchtung von ölabbauenden Bakterien im Labor gelingen kann und dass die ideale Wachstumstemperatur der Bakterien bei 35 °C liegt. Um das Ziel eines effektiven Einsatzes gezüchteter Bakterien im Meer zu erreichen, sind weitere, präzisere Versuche nötig, die die exakten Umweltbedingungen des Meeres berücksichtigen.
Würdigung durch den Experten
Dr. Thomas Thurnheer
Für die vorliegende Arbeit hat Manuel Jenni grossem Einsatz und viel Begeisterung für die Bearbeitung von wissenschaftlichen Fragestellungen gezeigt. Er hat mit seiner Arbeit gezeigt, dass die Anreicherung, Kultivierung und Vermehrung von Toluol-abbauenden Bakterien in Abhängigkeit der Temperatur zumindest im kleinen Rahmen mit einfachen Mitteln durchgeführt werden kann. Bis zum Wunschziel, die im Labor gezüchteten Bakterien tatsächlich zum Ölabbau bei Ölkatastrophen im Meer einsetzen zu können, ist zwar noch ein weiter Weg, aber mit seiner Arbeit hat Manuel Jenni einen Beitrag dazu geleistet.
Prädikat:
gut
Kantonsschule Sursee
Lehrer: Thierry Bregnard