Methanbildner

Als Methanbildner oder Methanogene, früher auch Methanbakterien genannt, werden Archaeen (Archaea) bezeichnet, bei deren Energiestoffwechsel Methan entsteht. Sie werden in den Klassen Methanobacteria, Methanococci und Methanomicrobia zusammengefasst, zu denen fünf Ordnungen gehören.

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Die Methanbildner sind strikt anaerob, sie stoffwechseln bei Temperaturen zwischen 0 und 70 °C, wenige Arten sogar bei bis zu 90 °C, bei höheren Temperaturen werden sie abgetötet. Erhöhte Temperaturen steigern die Effizienz der Methanbildner. Sie benötigen anoxisches, pH-neutrales oder schwach alkalisches Milieu mit mindestens 50 % Wasser. Anoxische Gewässersedimente, wasser-gesättigte oder -überstaute Böden (z. B. Moore und Reisfelder), Mist, Gülle und der Verdauungstrakt von Wiederkäuern sind besonders gute Lebensräume für Methanbakterien, sie finden hier für sie wichtige Stickstoffverbindungen, Mineralstoffe und Spurenelemente. Hemmstoffe für Methanbildner sind organische Säuren, Desinfektionsmittel und Sauerstoff.

Einige Habitate von Methanogenen

• anoxische Gewässersedimente
• Sümpfe, Moore, Reisfelder
• Verdauungstrakte
  • Pansen von Wiederkäuern (z. B. Schafe, Rinder, Elche, Kamele, ...)
  • Dickdarm von Schweinen, Menschen, ...
  • Termiten
• Schlammfaulbehälter von Abwasserreinigungsanlagen

An der Bildung des Methans bei anoxyschem Abbau von organischen Stoffen sind im Wesentlichen drei Gruppen von Bakterien beteiligt: (1) fermentative Bakterien, die organische Stoffe zu Alkoholen, organischen Säuren, Kohlenstoffdioxid und elementarem Wasserstoff (H₂) abbauen, (2) acetogene Bakterien, die Alkohole und organische Säuren zu Essigsäure, elementarem Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid abbauen, (3) methanogene Bakterien, die Essigsäure, Kohlenstoffdioxid und elementaren Wasserstoff zu Methan und Wasser umsetzen. Für alle drei Gruppen dienen die Stoffumsetzungen als Energiequelle. Nimmt man Glucose als Modellstoff für die unter Methanogenese abgebauten organischen Stoffe, kann der sehr komplizierte Abbau stark vereinfacht mit der folgenden Bruttogleichung beschrieben werden:

Danach sieht es so aus, als würde Traubenzucker in Methan und Kohlenstoffdioxid aufgespalten, was in Wirklichkeit nicht der Fall ist, denn die Methanogenese ist der letzte einer Reihe anaerober Zersetzungsprozesse.

Die zwei wichtigsten biologischen Prozesse, bei denen Methan frei wird, sind:

• Acetoklastische Methanogenese:

• Methanogenese aus Kohlenstoffdioxid und elementarem Wasserstoff: