Modul Umweltbioverfahrenstechnik

Code:	289050
Modul:	Umweltbioverfahrenstechnik
Module title:	Environmental Bioprocess Engineering
Version:	1.0 (07/2022)
letzte Änderung:	17.03.2025
Modulverantwortliche/r:	Prof. Dr. rer. nat. Kretzschmar, Jörg Joerg.Kretzschmar@hszg.de

angeboten im Studiengang:	Green Engineering (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2023

Modul läuft im:	SoSe (Sommersemester)
Niveaustufe:	Bachelor/Diplom
Dauer des Moduls:	1 Semester
Status:	Wahlpflichtmodul
Lehrort:	Zittau
Lehrsprache:	Deutsch

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*	Gesamtarbeitsaufwand pro Modul (1 ECTS-Punkt entspricht einem studentischen Arbeitsaufwand von 30 Zeitstunden)
**	eine Semesterwochenstunde (SWS) entspricht 45 Minuten pro Woche

Selbststudienzeit in h	Angabe gesamt
	105

Lehr- und Lernformen:	Vorlesung und Praktikum

Hinweise:

keine



Prüfung(en)
Prüfung	Umweltbioverfahrenstechnik mündliche Prüfungsleistung (PM)	20 min	100.0%

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Lerninhalt:

Vorlesung Die Vorlesungen umfassen folgende Themen (Lehrinhalte): • Prozesse der Umweltbioverfahrentechnik und deren Grundlagen (z. B. Abwasserbehandlung, Biogaserzeugung, mikrobielle elektrochemische Prozesse) • Prinzipien und Anwendungsbeispiel von Bioraffinerien • relevante Bioreaktortypen sowie Einsatzgebiete und Funktionsweisen • Messgrößen zur Überwachung und Steuerung umweltbiotechnologischer Prozesse • Messtechnik sowie Steuerungs-/ Regelungstechnik • mathematische Ermittlung von Prozessparametern und Prozessbilanzierung am Beispiel des Biogasprozesses Die Studierenden erlernen (Lerninhalte): • Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs • Grundlagenwissen über Prozesse, Reaktortypen und deren Einsatzgebiete in der Umweltbiotechnologie (Abwaserrreinigung und Wasseraufbereitung, Biogaserzeugung) • Kenntnisse zu mikrobiellen elektrochemischen Technologien • Anwendungsbereites Wissen zu inline- und offline-Messgrößen zur Überwachung und Steuerung von Umweltbiotechnologischen Prozessen Praktikum Die Praktika umfassen folgende Themen (Lehrinhalte): • Herstellen von Lösungen (Reagenzien) mit bestimmten Konzentrationen • Umgang mit potentiell krankheitserregenden Materialien/ Abfällen • Ermittlung des Biomethan und Biogaspotenzials ausgewählter Susbtrate • Einsatzgrenzen sowie Wartung und Kalibration von Messsonden • Bestimmung und Auswertung von Prozessparametern Die Studierenden erlernen (Lerninhalte): • Fähigkeiten zur praktischen Anwendung theoretischer Kenntnisse im Bioverfahrenstechnischen Labor • selbständiges Planen und Durchführen von Versuchen sowie das Herstellen von Reagenzien • Kenntnisse und Fähigkeiten im Umgang mit Glasgeräten, Chemikalien, Messgeräten und Arbeits-und Gesundheitsschutz • Fähigkeiten auf unerwartete Prozessabläufe und –vorgänge zielgerichtet zu reagieren

Lernergebnisse/Kompetenzen:
Fachkompetenzen:	Die Studierenden verfügen über grundlegendes Wissen zu relevanten Prozessen und Reaktortypen im Bereich der Umweltbioverfahrenstechnik (Abwasserbehandlung, Biogaserzeugung, etc.). Darüber hinaus besitzen sie Kenntnisse zu Grundlagen und Prozessen der mikrobiellen Elektrochemie und anderen, neuartigen Bioraffinerieverfahren. Des Weiteren verfügen die Studierenden über Kenntnisse zu relevanten Prozessgrößen des Biogasprozesses sowie zu deren messtechnischer Erfassung (Messgeräte und Prinzipien) und den Grenzen der Messtechnik unter praxisrelevanten Gesichtspunkten. Sie erlangen Kenntnisse zur Bilanzierung und Effizienzbewertung des Biogasprozesses. Die Studierenden können die Zusammenhänge zwischen mikrobiellen und technischen Einflussgrößen in Bioprozessmodellen abstrahieren und sind in der Lage Prozessabläufe zu analysieren und zu optimieren.
Fachübergreifende Kompetenzen:	Die Studierenden verstehen das Zusammenwirken der Fachgebiete physikalische Chemie, technischer Mikrobiologie, Reaktionstechnik, Thermodynamik, Verfahrenstechnik und Bioprozesstechnik bei der Quantifizierung von biotechnologischen Produktsynthesen. Sie sind ferner befähigt Umweltbioverfahrenstechnische Prozesse zu dokumentieren. Die Fertigkeit zur Darstellung und Interpretation von Ergebnissen liefert die Kompetenz zur technischen Kommunikation und zum fachübergreifenden Analysieren und Lösen von Fragestellungen. Die Studierenden sind ebenfalls in der Lage eigenständige Arbeitsanweisungen zu erstellen und Arbeitsabläufe sowohl eigenständig als auch im Team zu planen und auszuführen. Sie verfügen über die Fähigkeit zum Treffen von Entscheidungen bei der Behebung von problematischen Betriebszuständen und können Ihre Entscheidungen fundamental begründen.

Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme:	keine
Empfohlene Voraussetzungen für die Teilnahme:	Allgemeine Verfahrenstechnik, Allgemeine Mikrobiologie

Literatur:	Schwister, K. [2023]. Umwelttechnik: Ein Lehr- und Übungsbuch. Hanser. Kaltschmitt, M., & Stampfer, K. [2024]. Energie aus Biomasse (4. Auflage.). Springer Verlag. Harnisch, F., Sleutels, T., & Heijne, A t. [2024]. Basic electrochemistry for biotechnology. Wiley-VCH.