Mikroorganismen können bestimmte Schadstoffe in Böden und Grundwasser abbauen. Wie sich solche natürlichen Prozesse gezielt nutzen und verlässlich für die Sanierung kontaminierter Standorte einsetzen lassen, untersuchen die europäischen Forschungsprojekte MIBIREM und BIOSYSMO. Bei einem gemeinsamen Treffen am 23. Juni 2026 in Florenz führten die Projektpartner ihre bisherigen Erkenntnisse zusammen. Das AIT Bioresources Team verantwortet die wissenschaftliche Koordination von MIBIREM.
Industrie, Bergbau, Deponien und der frühere Einsatz bestimmter Chemikalien haben in Europa zahlreiche kontaminierte Standorte hinterlassen. Zu den problematischen Substanzen zählen Erdölkohlenwasserstoffe, Cyanide und Hexachlorcyclohexan, kurz HCH. Zu dieser Stoffgruppe gehört Lindan, das lange als Insektizid eingesetzt wurde und in der Umwelt nur schwer abbaubar ist.
Konventionelle Sanierungsverfahren sind häufig technisch aufwendig. Belastete Erde muss beispielsweise ausgehoben, transportiert und behandelt oder Grundwasser über längere Zeit abgepumpt und gereinigt werden. Das verursacht Kosten, greift in die betroffenen Standorte ein und kann zusätzliche Treibhausgasemissionen verursachen.
Bioremediation nutzt dagegen die Stoffwechselprozesse von Mikroorganismen. Diese können bestimmte Schadstoffe abbauen und in weniger problematische Verbindungen umwandeln. Wie wirksam ein solches Verfahren ist, hängt jedoch von mehreren Faktoren ab: von der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft, der Art der Verunreinigung und den jeweiligen Umweltbedingungen. Ein Verfahren, das an einem Standort gute Ergebnisse erzielt, lässt sich daher nicht ohne Weiteres auf einen anderen übertragen.
Komplementäre Forschung über Projektgrenzen hinweg
MIBIREM und BIOSYSMO untersuchen diese Zusammenhänge aus unterschiedlichen, einander ergänzenden Perspektiven. BIOSYSMO konzentriert sich unter anderem auf die Gestaltung und Modellierung biologischer Sanierungssysteme. Dazu zählen Pflanzen-Mikroben-Verfahren, mikrobielle Gemeinschaften und bioelektrochemische Systeme. MIBIREM entwickelt Methoden, mit denen geeignete Mikroorganismen identifiziert, kultiviert, charakterisiert und gezielt für die Sanierung belasteter Böden und Gewässer eingesetzt werden können.
Beim Treffen in Florenz standen neben den wissenschaftlichen Ergebnissen auch die Validierung der Technologien, Feldversuche, regulatorische Anforderungen und die Einbindung künftiger Anwender:innen im Mittelpunkt. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf Belastungen durch HCH und chlorierte Ethene.
Die bisherigen Analysen zeigen, dass unterschiedlich zusammengesetzte mikrobielle Gemeinschaften ähnliche Fähigkeiten zum Schadstoffabbau entwickeln können. Ob sie diese Fähigkeiten an einem konkreten Standort tatsächlich entfalten, wird jedoch wesentlich von den dort herrschenden Bedingungen bestimmt.
„Die Zusammenarbeit zeigt, dass wir Ergebnisse aus einzelnen Projekten besser einordnen und für die Praxis nutzbar machen können, wenn wir mikrobiologische Daten, Kulturen und technisches Wissen über Projektgrenzen hinweg zusammenführen“, erklärt Thomas Reichenauer, wissenschaftlicher Koordinator von MIBIREM am AIT. „Gerade bei der biologischen Sanierung entscheidet das Zusammenspiel zwischen den vorhandenen Mikroorganismen und den Bedingungen am Standort über den Erfolg.“
Mehr als 320 Bakterienstämme für Forschung und Anwendung
Die im Projekt entwickelte MIBIREM-Toolbox umfasst mittlerweile mehr als 320 vollständig genomsequenzierte Bakterienstämme. Sie wurden aufgrund ihrer möglichen Eignung für den Abbau von Erdölkohlenwasserstoffen, HCH und Cyaniden ausgewählt. Ab 2027 sollen die Stämme auch für weitere Forschungs- und Anwendungsprojekte zur Verfügung stehen.
Ergänzt wird die Sammlung durch molekularbiologische Monitoringverfahren. Damit lässt sich untersuchen, welche Mikroorganismen an einem belasteten Standort vorhanden sind, welche Abbauleistungen von ihnen zu erwarten sind und wie sich die mikrobiellen Gemeinschaften während einer Sanierung verändern.
Mit MiBiPret entwickelt das Projekt zudem ein digitales Prognosewerkzeug für die Planung mikrobiombasierter Sanierungsmaßnahmen. Erste Module liegen bereits vor. Künftig soll das Werkzeug Informationen über Schadstoffe, Mikroorganismen und Standortbedingungen zusammenführen und damit die Auswahl geeigneter Verfahren unterstützen.
Ein weiteres Ergebnis der Zusammenarbeit ist eine gemeinsame wissenschaftliche Publikation im Journal of Hazardous Materials. Darin berichten die Forschenden über 64 angereicherte Bakterienkulturen, die HCH abbauen können. Dabei wurde auch ein bisher unbekannter Abbauweg identifiziert, der unabhängig vom bereits bekannten sogenannten lin-Stoffwechselweg funktioniert.
Parallel dazu tauschen Partner beider Projekte spezialisierte mikrobielle Kulturen aus und untersuchen deren Einsatz in bioelektrochemischen Systemen zur Reinigung belasteten Grundwassers. Die Verbindung mikrobieller Abbauprozesse mit technischen Verfahren eröffnet zusätzliche Möglichkeiten, biologische Sanierung gezielter zu steuern.
Erprobung unter realen Bedingungen
Die nächsten Schritte führen verstärkt in die praktische Anwendung. MIBIREM erprobt ausgewählte Mikroorganismen und Verfahren bereits unter realen Bedingungen an europäischen Pilotstandorten. Untersucht werden neben der erreichbaren Schadstoffreduktion auch die Stabilität und Übertragbarkeit der Verfahren sowie ihr ökologischer Fußabdruck.
Die Zusammenarbeit mit BIOSYSMO wird im europäischen Projektverbund ALL4BIOREM fortgesetzt. Ziel ist es, gemeinsame Methoden und Qualitätskriterien zu entwickeln und die Forschungsergebnisse so aufzubereiten, dass Behörden, Standortbetreiber und Sanierungsunternehmen mikrobiombasierte Verfahren für konkrete Sanierungsvorhaben fundiert bewerten können. Biologische Sanierungsverfahren sollen dadurch planbarer, besser vergleichbar und für den praktischen Einsatz leichter zugänglich werden.
Weitere Informationen:
MIBIREM-Projektwebsite
Projektbeschreibung der Europäischen Kommission
Presseinformation von MIBIREM und BIOSYSMO