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Prof. Friedrich Widdel

Direktor Abteilung Mikrobiologie
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Mikroben in gelöster Atmosphäre

18. Juli 2012

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Mikrobiologie . Ökologie

Friedrich Widdel, Edgar Büttner und Romana Appel bereiten eine Probe mit den langsam wachsenden anaeroben Bakterien vor. Bild vergrößern
Friedrich Widdel, Edgar Büttner und Romana Appel bereiten eine Probe mit den langsam wachsenden anaeroben Bakterien vor. [weniger]

Schwefelwasserstoff kommt in vielen Öllagerstätten vor. Es entsteht dort durch chemische Reaktionen bei sehr hohen Temperaturen tief im Untergrund, das wusste man. Aber warum sich Schwefelwasserstoff auch in dem lauwarmen Tank bildete, darauf konnte man sich keinen Reim machen. Widdel war ziemlich schnell klar, dass in dem sauerstofffreien Tank anaerobe Bakterien am Werk sein müssten, denn Schwefelwasserstoff ist ein typisches Abbauprodukt des anaeroben Stoffwechsels. Doch wovon sollten die sich ernähren?

Anfang der 1980er-Jahre glaubte man noch, dass Rohöl nur von Sauerstoff zehrenden, „aeroben“, Bakterien abgebaut wird. Rohöl besteht aus Kohlenwasserstoffen, vorwiegend aus den sogenannten Alkanen, langen Ketten aus Kohlenstoffatomen, an denen lediglich Wasserstoffatome hängen. Im Stoffwechsel der aeroben Bakterien läuft der Abbau der Alkane so ähnlich wie im Automotor ab. Die langen Ketten werden dabei in Stücke gerissen und reagieren anschließend mit Sauerstoff – übrig bleiben allein Kohlendioxid und Wasser.

Auch ohne Luft werden Ölbestandteile abgebaut

Die Energiemengen, die bei der Reaktion mit Sauerstoff frei werden, sind immens. Deshalb kommt man mit einem Liter Benzin auch recht weit. Und für aerobe Bakterien ist die Verwertung von Alkanen mit Sauerstoff ein geradezu festliches Mahl. Aber für die Anaerobier? Viele Fachleute gingen damals davon aus, dass eine anaerobe Alkanverwertung unmöglich sei. Sonst hätten Bakterien diese Substanzen im Laufe der Jahrmillionen doch aus den Erdöllagerstätten herausgefressen.

Wie sich herausstellte, war diese Hypothese zwar einleuchtend, aber falsch. Friedrich Widdel nahm Wasser mit Ölresten aus den Tanks mit ins Labor und verpackte es luftdicht. Dann wartete er. Tatsächlich. Langsam aber sicher bildete sich im Probengläschen Schwefelwasserstoff, und der konnte nur aus dem Abbau des Rohöls mit der Schwefelverbindung Sulfat stammen. Was dabei im Stoffwechsel der Bakterien abläuft, hat man bis heute erst zu einem Teil verstanden. Widdel versucht deshalb auch, jene Eiweiße zu finden, die am Abbau beteiligt sind.

Es sieht ganz so aus, als würden die Anaerobier die Ketten zuerst verlängern und dann stückweise zerlegen, um die Stücke schließlich einzeln zu veratmen. Statt des Sauerstoffs nutzen die Anaerobier dafür beispielsweise Sulfat, das im Meerwasser in sehr viel höheren Konzentrationen vorkommt als Sauerstoff. Selbst wenn der Sauerstoff wie im Ölseparator- Tank längst verbraucht ist, steht den Anaerobiern noch einiges an Sulfat zur Verfügung. Als ein Endprodukt der Reaktion des Sulfats mit den Alkanen entsteht dann in den Bakterien über eine komplizierte Folge von Stoffwechselprozessen Schwefelwasserstoff. Um solche und andere unerwünschte Bakterien bei der Erdölförderung zu unterdrücken, setzt man deshalb dem Wasser, das bei der Ölförderung in die Lagerstätten gepumpt wird, bei Bedarf antibakterielle Substanzen zu.

 
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