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Beim Ausbau nachhaltiger, regenerativer Energieversorgung hat die Umwandlung von organischer Biomasse in Biogas ein großes Potential. Der zugrundeliegende, komplexe biologische Prozess wird noch immer unzureichend verstanden und bedarf systematischer Untersuchungen der Prozessparameter, um einen hohen Ertrag bei guter Gasqualität zu ermöglichen. Die Fragestellungen zur Entschlüsselung des Prozesses sind sowohl verfahrenstechnischer als auch mikrobiologischer Natur. Aus mikrobiologischer Sicht ist die Kenntnis der tatsächlich beteiligten prozesstragenden Mikroorganismen von erheblicher Bedeutung, aus verfahrenstechnischer Sicht die Kenntnis der physikalischen und chemischen Faktoren, welche die mikrobiologischen Prozesse und kontrollieren. Im Zusammenspiel aller dieser Parameter wird die Biogasbildung befördert oder behindert, bis zum Abbruch des Prozesses.
Eine mögliche Kontrollmethode ist die Messung der metabolischen Aktivität prozesstragender Organismen.
Diese soll, beruhend auf fundierten Prozessdaten, gewonnen durch eine Parallelanlage, mit einem lichtadressierbaren potentiometrischen Sensor-System (LAPS) realisiert werden. Dieser Sensor ist in der Lage, pH-Wert-änderungen zu detektieren, die durch den Stoffwechsel der auf dem Chip immobilisierten Organismen hervorgerufen werden, um eine Online-Überwachung von Biogasanlagen zu ermöglichen.
A light-addressable potentiometric sensor (LAPS) can measure the concentration of one or several analytes at the sensor surface simultaneously in a spatially resolved manner. A modulated light pointer stimulates the semiconductor structure at the area of interest and a responding photocurrent can be read out. By simultaneous stimulation of several areas with light pointers of different modulation frequencies, the read out can be performed at the same time. With the new proposed controller electronic based on a field-programmable gate array (FPGA), it is possible to control the modulation frequencies, phase shifts, and light brightness of multiple light pointers independently and simultaneously. Thus, it is possible to investigate the frequency response of the sensor, and to examine the analyte concentration by the determination of the surface potential with the help of current/voltage curves and phase/voltage curves. Additionally, the ability to individually change the light intensities of each light pointer is used to perform signal correction.
In our case the double-side-method is used to minimize the complexity of a matrix-readout. Here the number of channels is reduced to 2√N̅. It is also possible to benefit from the method in a single pixel readout system. One signal can be used to measure position and energy of the event, the other one can be applied to a fast trigger-circuit at the same time. In a next step we will investigate timing behavior and electrical crosstalk of the circuit.
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