Kap. 11

Umweltbiotechnologie

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Fichier Détails

Cartes-fiches	19
Langue	Deutsch
Catégorie	Histoire naturelle
Niveau	Autres
Crée / Actualisé	22.11.2016 / 10.12.2018
Attribution de licence	Non précisé
Lien de web	https://card2brain.ch/box/kap_11
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wozu dient die Haber-Boschh-Synthese?

nenne die stöchiometrische FOrmel

industrielle HErstellung von Ammoniak (Dünger, Sprengstoff, Synthesen)
sehr energieintensiv
dadurch wurde es möglich N₂ belibieg zu fixieren

N₂ + 3 H₂ => 2 NH₃

welche MO können Luftstickstoff abbauen?

Rhizotobacter
- in Symbiose mit PFlanze: Knöllchenbakterien
Cyanobakterien

was sind Knöllchenbakterien?

zeichne Stöchiometrie auf

befinden sich auf Wurzeln von Leguminosen (Bohnen, Soja, Kefen usw)
- Proteinreich
fixieren elementaren Stickstoff
Pflanze stellt Assimilate (Ausgangsstoffe) zur Verfügung
Anaerober Vorgang
- Milieu stellt Pflanze her durch O2-bindendes Leghaemoglobin , Diffusionsschranken oder oxidative atmung
Boden kann so mit Stickstoff angereichert werden

N₂ + 8H+ + 8e- => Nitrogenase (ATP) => 2 NH₃ + H₂

stelle den aeroben/anaeroben N-Kreislauf dar

Bild

stele den N-Kreislauf in der Atmosphäre dar

=> nur oxidative Prozesse liefern Energie

was sind Nitrifikanten?

Nitirfizierende Bakterien
- oxidieren Ammonium zu Nitrat
  - mit gewonnener Energie wird CO2 autotroph fixiert (chemolitropher Stoffwechsel)
- zwei Teilschritte mit zwei Bakterien:
  - Ammonium-Oxidierer (Nitrosomonas): NH₄⁺ + 1,5 O₂ => NO₂^- + 2H+ + H₂O
  - Nitrit-Oxidierer (Nitrobacter): NO₂- + 0.5O₂ => NO₃-
    - Summe der Reaktionen: NH₄⁺ + 2O₂ => NO_3^- + 2H⁺ + H₂O
  - leben oft in Symbiose
  - NO₂^- wird sofort weiter umgesetzt, da toxisch
- langsam wachsend

was hemmt die Nitrifikation?

chemische Stoffe (ACT oder Nitrapyrin)
pH < 6.5
Sauerstoffgehalt <2mg/L
Temperatur <12 Grad

für was werden Nitrifikationshemmer in der Landwirtschaft eingesetzt?

Ammonium wird so langsamer nitrifiziert => hemmt Stickstoff-Verlust
Stickstoff würde ins Grundwasser ausgewaschen => schlecht

was sind Denitrifikanten?

Stöchiometrische Formel

5 C₆H₁₂O₆ + 24 NO₃^- => 24 HCO₃^- + 6 CO₂ + 18 H₂O + 12 N₂

_{= dissimilatorische Nitratreduktion}
_{Nitrat dient als Wasserstoffakzeptor unter anaeroben Bedingungen}
_{erfolgt nur bei Sauerstoffmangel (z.B. hohe Wasserstoffsättigung im Boden)}

was passiert bei der Ammonifikation?

Freisetzung von Ammonium aus organischem Material durch Desaminierung (Abspaltung einer Aminogruppe)

wie scheiden MMensch und Tier Stickstoff aus?

H₂N-CO-NH₂ + 3 H₂O => Urease => 2 NH₄⁺ + 2 OH^- + CO₂

Ausscheidung über NIere als Harnstoff CO(NH₂)₂
Urease baut Harnstoff zu Ammoniak ab

Vergleich Ammonium, Nitrit und Nitrat... (k.A. ob das wichtig ist)

Bild

was tun Anammoxbakterien?

Stöchiometrie

NO₂^- + NH₄⁺ => N₂ + 2 H₂O

Abbau von giftigem Stickstoffdioxid (NO₂^-)

haben spezielles Zellorganell: Anammoxosom
Anammoxverfahren für Abwasserreinigung attraktiv:
- weniger Biomasse
- vollständige Stickstoff-Elimination
- weniger Sauerstoffeintrag

wie wirkt Überdüngung mit Stickstoff auf die Umwelt? (7)

Emission von N₂O => Zerstörung Ozonschicht
Überdüngung der Wälder
Nitratbelastung des Grundwassers
Eutrophierung von Gewässern
Korrosionsschäden
Überdungung Magerwuesen
sauerer Regen

warum leisten Ammoniakemissionen in der Luft einen Beitrag zum saueren Regen? ist ja eine BAse...

???

welche Oxidationszahlen hat Stickstoff im Ammonium, im Lachgas, im Nitrat?

???

Wie verändert sich der pH-Wert eines Abwassers tendenziell, wenn der Stickstoff möglichst vollständig entfernt werden soll und dazu mittels Belüftung zuerst nitrifiziert und anschliessend das Nitrat denitrifiziert wird?

Ist eine Nitrifikation mit anschliessender Denitrifikation auf einer Kläranlage sinnvoll?

???

Oxidation organischer Verbindungen im Abwasser:

Auf Kläranlagen werden gelöste organische Verbindungen zu CO2 und Wasser oxidiert. Welche Luftmenge in Normlitern [Nl] wird benötigt, um die organischen Schmutzstoffe eines Menschen (50 g C pro Tag) im Abwasser durch Oxidation vollständig abzubauen?

Definition Normliter [Nl]: [Nl]: T = 273,15 K, 0 °C, p = 101.325 N/m² = 1013,25 hPa = 1013,25 mbar

???

Nitrifikation auf der Kläranlage:

Auf Kläranlagen möchte man zudem Ammonium (aus Harnstoff im Urin) wegen dessen Fischtoxizität in Nitrat überführen. Welche Luftmenge [Nl] wird benötigt, um zusätzlich den Stickstoff im Abwasser eines Menschen (14 g N pro Tag) vollständig zu nitrifizieren?

???