In der Biochemie ist " Anammox " eine Abkürzung für anaerobe Oxidation von Ammonium NH 4 +.( " Jahr Aerobic amm Onium ox dierung " auf Englisch). Es ist ein wichtiger mikrobieller Stoffwechselweg im Stickstoffkreislauf . Von Bakterien , die diesen Prozess durchführen, wurden 1999 identifiziert und zu der Zeit eine Überraschung für die wissenschaftliche Gemeinschaft gebildet. Diese Art der Reaktion findet in vielen natürlichen Umgebungen statt. Eine von der Technischen Universität Delft entwickelte Ammoniumentfernungsmethode wird ebenfalls unter dem Namen Anammox vermarktet .
Im biologischen Verfahren wird das Ammoniumkation NH 4 + wird durch die oxidierte Nitrit Anion NO 2 -um Stickstoff N 2 zu ergeben. Dieser Prozess trägt bis zu 50% zum in den Ozeanen produzierten Stickstoff bei. Es ist daher eine wichtige Stickstoffsenke, die somit die Primärproduktion der Ozeane begrenzt. Die globale Reaktion ist geschrieben:
NH 4 ++ NO 2 -→ N 2+ 2 H 2 O..Die Bakterien, die den Anammox-Prozess durchführen, gehören zum bakteriellen Stamm Planktomyceten , dessen bekannteste Gattungen Planctomyces und Pirellula sind . Derzeit wurden (vorläufig) fünf Gattungen von Anammox-Bakterien definiert: Brocadia , Kuenenia , Anammoxoglobus und Jettenia für Süßwasserarten und Scalindua für Meeresspezies.
Anammox-Bakterien zeichnen sich durch mehrere bemerkenswerte Eigenschaften aus.
Der Anammox-Prozess wurde ursprünglich bei Temperaturen zwischen 20 ° C und 43 ° C beobachtet , wurde jedoch in jüngerer Zeit in heißen Quellen bei Temperaturen zwischen 36 ° C und 52 ° C und in hydrothermalen Quellen entlang des mittelatlantischen Kamms bei beobachtet Temperaturen zwischen 60 ° C und 85 ° C .
Die Methode Anammox ist an der Beseitigung des Ammoniums im Abwasser beteiligt und besteht aus zwei getrennten Prozessen. Der erste Schritt ist die teilweise Nitrifikation ( Nitrosierung ) der Hälfte des Ammoniums zu Nitrit durch Bakterien wie Nitrosomonas :
4 NH 4 ++ 3 O 2→ 2 NH 4 ++ 2 NO 2 -+ 4 H + + 2 H 2 O..Anammox-Bakterien können dann Ammonium-NH 4 + umwandelnund Nitrit NO 2 -in Stickstoff N 2und etwa 15% NO 3 -Nitrat - ::
NH 4 ++ NO 2 -→ N 2+ 2 H 2 O..Beide Verfahren können in einem einzigen Reaktor stattfinden , wo die beiden Zünfte von Bakterien kompakte Granula bilden.
Das Anammox-Verfahren stellt eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Stickstoffentfernungstechniken dar , die in Kläranlagen eingesetzt werden. Aus diesem Grund wurden bereits mehrere Patente angemeldet, die die Eigenschaften des Anammox-Verfahrens nutzen. Im Gegensatz zur mikrobiellen Flora, die in den biologischen Behandlungsschritten einer Kläranlage vorhanden ist, können Bakterien der Gattung Brocadia anammoxidans auf Sauerstoff verzichten und sogar Kohlendioxid (Treibhausgas) verbrauchen . Die kostspielige Belüftung von Teichen kann somit reduziert werden, wodurch die Behandlungskosten und die CO 2 -Emissionen um bis zu 88% gesenkt werden . Die Entwicklung neuer Verfahren basiert auf Forschungsarbeiten aus den neunziger Jahren, die sich auf die mikrobiologische Aktivität bei Nitrifikations- / Denitrifikationsprozessen und insbesondere auf die Mechanismen konzentrieren, die die Verfügbarkeit von Stickstoff behindern. Hervorzuheben sind die Arbeiten in Wien (Nowak und Svardal, 1993; Nowak, 1996), Delft (van Niel et al., 1993; van Loosdrecht und Jetten, 1998) und Hannover (Abeling, 1994; Hippen, 1999) hier zitiert. Diese Entdeckungen werden seit Anfang 2006 in Rotterdam angewendet . In Deutschland wurden die Anammox-Verfahren ab dem Jahr 2000 in verschiedenen Kläranlagen angewendet, jedoch immer noch auf die Behandlung eines Teils der Abwässer (z. B. Schlammlauge) beschränkt. Bisher sind auf dem Markt verschiedene Systeme für diese spezielle Anwendung erhältlich. In den kommenden Jahren wird durch die Vervielfachung von Experimenten in Großanlagen gezeigt werden können, inwieweit die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen für den Betrieb einer Kläranlage damit erfüllt werden. Die Anwendung des Anammox-Verfahrens auf alle vorbehandelten Gewässer war bisher nur Gegenstand einer einzigen Anwendung in Österreich innerhalb der Kläranlage Strass (Val de Ziller ). Das Interesse liegt hier auch in der Reduzierung des Sauerstoffbedarfs und der Vermeidung von CO 2 -Emissionen . Die Herausforderung besteht in diesem Fall darin, die idealen Bedingungen für das Wachstum von Anammox-Bakterien zusammenzubringen (wie die Temperatur des behandelten Wassers, das Alter des Schlamms usw.).
Die Nitrifikation / Denitrifikation (schrittweise Umwandlung von Ammoniak in Nitrite, dann in Nitrate und dann in Luftstickstoff durch bakteriologische Aktivität unter anoxischen Bedingungen ) gilt seit langem als einzige Quelle für die Freisetzung von Stickstoff aus der Luft. Die Entdeckung der Oxidation von Ammonium durch anaerobe Bakterien hat daher weitreichende Konsequenzen für das wissenschaftliche Verständnis des Stickstoffkreislaufs. Der Anammox-Prozess verleiht dem Stickstoffkreislauf in den Ozeanen eine neue Dimension.