Institut für Biologische Verfahrenstechnik

Institut für Biologische Verfahrenstechnik

Institutsleiter

Der 1955 in Freiburg/Breisgau geborene Peter M. Kunz studierte zunächst Siedlungswasserwirtschaft und Wasserbau an der TU Karlsruhe. Nach einem berufsbegleitenden Aufbaustudium der Biotechnologie schloss sich ein Promotionsstudium an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften in Karlsruhe an. Dort promovierte er auch im Jahr 1987 zum Dr. rer. pol. mit dem Thema „Prozessführung von Kläranlagen – Technisch-wirtschaftliche Optimierung“. Im selben Jahr wurde er auf die Professur für Grundlagen und angewandte Verfahrenstechnik an die damalige Fachhochschule für Technik in Mannheim berufen. Gleichzeitig baute er als wissenschaftlicher Leiter das Beratungsbüro Bio-Logik-Control mit Sitz in Karlsruhe auf, das mittlerweile in Mannheim ansässig ist. Kurz nachdem Peter M. Kunz 1987 vom Fraunhofer Institut in Karlsruhe an die damalige Fachhochschule für Technik Mannheim (heute Hochschule für Angewandte Wissenschaften und Technik, Mannheim) kam, gründete er zum 1.1.1988 das Institut für Biologische Verfahrenstechnik, das er bis heute leitet. Im Juli 1995 wurde Peter M. Kunz zum Professor für Biologische Reaktionstechnik sowie Umwelttechnik an der inzwischen neu fusionierten Hochschule für Technik und Gestaltung, der Fachhochschule Mannheim, ernannt. Kurz darauf erfolgte 1998 die Gründung des Beratungsbüros Life-and-WorkScience-International, dem er bis heute als wissenschaftlicher Leiter vorsteht. Stets versuchte er, die Leidenschaft für seine Arbeit auf dem Gebiet der Bioverfahrenstechnik, aber auch im Zusammenhang mit Optimierungs- und Veränderungsprozessen in Industrie und Wissenschaft an seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, insbesondere aber auch an seine Studierenden weiterzugeben und sie so mit dem Feuer der Begeisterung, das er bis heute in sich trägt „anzuzünden“. Seine ganzheitliche Sicht auf die Zusammenhänge zwischen Biologie und Technik, die die Bionik zu einem seiner zahlreichen Steckenpferde machte, mündeten schließlich in dem weithin beachteten Bionik-Kongress Baden-Württemberg, den er aus der Taufe hob und bisher vier Mal erfolgreich organisierte. Die 5. Wiederholung des Bionik-Kongresses vom 03.-04.05.2021 ist bereits in Planung. Die Lösungen für bioverfahrenstechnische Probleme in der Industrie, die er zusammen mit seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, aber auch im Rahmen von studentischen Arbeiten fand, sorgten weithin für Beachtung; seine Erfahrung und sein Wissen – insbesondere auf dem Gebiet der Wasseraufbereitung und Wasserversorgung waren und sind weltweit geschätzt. Seit Dezember 1990 ist Prof. Kunz bei der IHK öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für die Beurteilung von Produktions- und Rückgewinnungsverfahren. Prof. Kunz war überdies langjährig Präsident der IWAO (International Water Aid Organisation). Neben der angewandten Forschung lag ihm die Förderung wissenschaftlichen Nachwuchses immer besonders am Herzen. Hunderte Diplom-, Master-, Bachelor-, Promotions- und Studienarbeiten brachte er erfolgreich zum Abschluss. Aus der Feder von Peter M. Kunz stammen neun Bücher, davon 3 als Herausgeber; über 200 Zeitschriften-Veröffentlichungen, weit über 500 Vorträge und Poster sowie im Zeitraum von 1991 bis 1996 20 Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen stehen auf seiner Erfolgsliste. Daneben hat er weit über 100 Seminare geleitet, sowohl Firmen-intern als auch übergreifend; mehr als 100 Workshops fanden unter seiner Leitung statt. Zum Ende des Wintersemesters 2020/2021 wird Peter M. Kunz die Hochschule Mannheim in den wohlverdienten Ruhestand verlassen. Wir sind uns sicher, dass er die freigewordene Zeit nutzen wird, um sich unter anderem neuen Aufgaben widmen können.

Forschungsthemen im Bereich Nachhaltigkeit / Bionik

Nutzung von spezifischen Stoffwechselleistungen

Ein beträchtlicher Teil der oft hoch spezifischen Abbau- und Syntheseleistungen von (mikrobieller) Biomasse wird heutzutage u. A. in der Abwasserreinigung, der Futter- und Lebensmittelherstellung sowie bei der Energiegewinnung genutzt. Aber auch vom Menschen nicht genutzte mikrobielle Biomasse hat eine wichtige Funktion, nämlich im natürlichen Stoffkreislauf des Ökosystems. Am Institut für Biologische Verfahrenstechnik IBV wurden darüber hinaus gehende Ansätze zur technischen Nutzung von (mikrobieller) Biomasse erforscht.

Biologische Abgasreinigung („Biosorber“)

In Anlagen, in denen z.B. mit Lösungsmitteln gearbeitet wird, muss sichergestellt werden, dass die Abluft verlässlich die vorgegebenen Grenzwerte unterschreitet. Zu diesem Zweck wurde am IBV ein neuartiges, biologisches Abgasreinigungsprinzip („Biosorber“) entwickelt, das die bekannte Technik von „Biofiltern“ basierend auf einem organischen Trägermaterial mit der der Abgaswäsche kombiniert. Hierzu wurden kugelförmige Trägermaterialien mit einem synthetischen Minimal-Nähragarsubstrat beschichtet, auf dem die schadstoffabbauenden Mikroorganismen im Abluftstrom wachsen. Die Schüttung aus diesen bewachsenen Füllkörpern bietet durch ihre große Oberfläche einen optimalen Stoffübergang beim Durchströmen mit der zu reinigenden Abluft und kann von Zeit zu Zeit befeuchtet werden. Schadstoffrückstände können bei Bedarf ausgewaschen und als Konzentrat in geringem Volumen entsorgt werden. Übliche Nachteile herkömmlicher Biofilter wie Verstopfungen, örtliche Austrocknungserscheinungen bzw. Gradientenbildung können durch ein periodisches Bewegen/Umwälzen der bewachsenen Füllkörper vermieden werden. Untersuchungen zum Abbau eines lösungsmittelhaltigen Abgasstroms ergaben, dass mit Hilfe des Biosorbers bei einer Raumbelastung von 67 m³ Rohgasstrom/m³ Reaktorvolumen und Stunde mit einer Rohgaskonzentration von 600 mg/m³ die Grenzwerte der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft) eingehalten wurden [Kunz et al., 1994].

Waschen mit Mikroorganismen

Fermentativ gewonnene, mikrobielle Enzyme und Tenside sind bereits seit langem Bestandteile vieler Waschmittel, um deren Reinigungsleistung zu erhöhen [Hoogerheide, 1968]. Es gibt aber spezielle Flecken (Anschmutzungen), die beim Waschen „einfach nicht rausgehen“, wie die Hausfrau zu sagen pflegt, Tomatensoße oder Curry, um Beispiele zu nennen. In der Natur findet man Organismen, die die typischen, farbgebenden Substanzen der Flecken, wie Carotinoide, Lycopine oder Curcumin, als Nahrungssubstrat nutzen. Es stellte sich daher die Frage, ob mit Mikroorganismen direkt Wascherfolge erzielt werden können, wenn solche Mikroorgansimen-Populationen dem Waschprozess zugegeben werden. Dadurch könnten vorgeschaltete Aufarbeitungen zur Gewinnung von Enzymen und deren Aufreinigung eingespart und damit der Waschprozess nachhaltiger gestaltet werden. Daher wurden Anschmutzungen ausgewählt, diese künstlich hergestellt und Mikroorganismen-Mischkulturen auf den entsprechenden Substraten angezüchtet sowie weitere Organismen basierend auf Rechercheergebnissen zugesetzt. Die Fleckentfernung von Standard-Anschmutzungen auf Baumwollgewebe wurde sowohl im flüssigen Medium als auch in Form eines Pastenwaschtests mittels L*a*b*-Farbwerten entsprechend dem Hunter Lab-Farbraum beurteilt. Insbesondere beim direkten Einsatz der Organismen-Mischkulturen auf dem Gewebe (Waschpaste), konnte bei einigen Anschmutzungen eine deutliche Aufhellung im Vergleich mit reinem Detergenz als Referenz festgestellt werden.

Biologisches Enthärten mit Muscheln

Bei der Verwendung von Wasser in Kühlkreisläufen kommt es aufgrund der Wasserhärte immer wieder zur Ausbildung von Ablagerungen von Calciumcarbonat auf Wärmeübertragungsflächen. Neben einer deutlichen Verschlechterung des Wärmeübergangs und damit einhergehend höheren Energiekosten bieten Ablagerungen zudem eine Angriffsfläche zur Ausbildung von Biofilmen [Weißenburger, 2004]. Idee des Institutsleiters war es, diesem Problem nachhaltig und ohne Chemikalieneinsatz entgegenzuwirken durch Biomineralisation, indem Kalkalgen und/oder Muscheln eingesetzt werden. Hauptbestandteil der Muschelschale ist Calciumcarbonat [Groß, 2016]. Ein Wachstum von Muscheln im Kühlkreislauf kann dem Wasser auf natürliche Weise den Kalk entziehen und damit die Wasserhärte herabsetzen, auch ohne Einsatz von chemischen Enthärtungsmethoden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Muscheln das Wasser von Schwebepartikeln reinigen und Verschmutzungen der Rohrleitungen im Kühlkreislaufsystem so minimiert werden können. Erste Untersuchungen zeigten, dass sowohl mit der Goldenen Körbchenmuschel als auch mit der Teichmuschel die Wasserhärte in einem Beobachtungszeitraum von 30 Tagen reduziert werden konnte.

Adresse

Institut für Biologische Verfahrenstechnik Hochschule Mannheim

Paul-Wittsack-Straße 10 D-68163 Mannheim

http://www.ibv.hs-mannheim.de/