Masterarbeit »Biogasoptimierung durch CSMCA und maschinelles Lernen«

Als eins von 76 Instituten und Forschungseinrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft, der führenden Organisation für angewandte Forschung in Europa, zeigen wir, wie man Krisen nicht nur meistert, sondern an ihnen wächst. Grenzen verschieben. Immer wieder Neues versuchen. Nicht nur nachdenken, sondern weiter denken. Wir machen aus Forschung Zukunft.

Wir wollen eine Erde, auf der es sich zu leben lohnt. Mit unserer angewandten Forschung zu Circular Economy, Carbon Management, Green Hydrogen und Local Energy Systems leisten wir konkrete Beiträge zum Erreichen der 17 Sustainable Development Goals der Vereinten Nationen. Unsere Mitarbeitenden forschen in den Bereichen Energie, Umwelt, Sicherheit, Gesundheit, Kommunikation und Mobilität.

Ziel Deiner Masterarbeit ist die Entwicklung innovativer Verfahren, die genomweite Stoffwechselmodelle (GEMs) und Multi-Omics-Daten zur Optimierung der Biomethanproduktion in Biogasanlagen nutzbar machen. Hierzu sollen Methoden wie die kontextspezifische metabolische Kohärenzanalyse (CSMCA) mit maschinellen Lernverfahren kombiniert werden. Insbesondere sollen die Prozesse während der anaeroben Vergärung in Biogasanlagen anhand umfangreicher Metagenom-, Metatranskriptom- und Umweltdatensätze einer großtechnischen Biogasanlage analysiert werden.

Was Du bei uns tust

• Entwicklung und Anpassung von Stoffwechselmodellen relevanter Mikroorganismen in Biogasanlagen unter Verwendung vorhandener Metagenom-Datensätze einer industriellen Biogasanlage
• Anwendung von Flussbilanz- und Flussvariabilitätsanalysen zur Simulation von genomweiten Stoffwechselmodellen sowie zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Umweltfaktoren (z.B. Ammoniak, Konzentration flüchtiger Fettsäuren auf die Mikrobiomzusammensetzung und Biogasproduktion)
• Integration von Multi-Omics-Datensätzen (v.a. Transkriptome) zur Beschreibung kontextspezifischer mikrobieller Stoffwechselaktivitäten bei verschiedenen Betriebsbedingungen der Biogasanlage (z.B. pH, Temperatur, organische Beladungsraten) zur Optimierung der GEM-Modelle
• Einsatz von Machine-Learning-Algorithmen zur dynamischen Optimierung der Biogasproduktion und Identifikation optimaler Betriebsparameter und Mikrobiom-Zusammensetzungen
• Validierung der entwickelten/optimierten Modelle durch Vergleich der Vorhersagemodelle mit Messdaten einer großtechnischen Biogasanlage

Erwartete Ergebnisse Deiner Masterarbeit könnten sein: 
a)    Kontextspezifische GEMs mikrobieller Taxa, welche an der Biogasproduktion beteiligt sind.
b)    Entwicklung neuer Betriebsstrategien industrieller Biogasanlagen durch ein besseres Verständnis der mikrobiellen Interaktionen und metabolischen Vielfalt in den Biogasreaktoren.
c)    Neuartige Vorhersagemodelle zur Optimierung der Methanausbeute.
 

Was Du mitbringst

• Studiengang: Aktuelles Masterstudium im Bereich Biologie, Biochemie & Bioinformatik 
• Erfahrung in den Bereichen Bioinformatik, Computergestützte Biologie oder Systembiologie
• Beherrschung einer Programmiersprache (z.B. Python oder R) zur Datenanalyse und Modellimplementierung
• Fähigkeit, mit großen biologischen Datensätzen zu arbeiten sowie ein grundlegendes Verständnis der Vorgänge während der Biogasproduktion
• Ausgeprägte Kommunikationsfähigkeiten, vorzugsweise Englisch auf C1-Niveau mit Grundkenntnissen in Deutsch
• Erste Erfahrung mit bioinformatischen Methoden und Rahmenwerken zur Stoffwechselmodellierung (z.B. COBRA Toolbox) ist wünschenswert

Was Du erwarten kannst

• Mitarbeit auf Augenhöhe sowie die Möglichkeit, deine Kenntnisse aus dem Studium mit praktischen Erfahrungen an der Schnittstelle zwischen Wirtschaft und Wissenschaft zu verknüpfen und eigene Ideen einzubringen
• New Work, Diversity und ein kooperatives Miteinander sind klare Bestandteile unserer strategischen Ausrichtung
• Flexible Arbeitszeiten – wir wissen, dass das Studium vorgeht 
• Flexible Arbeitsorte, die zu Deinem Studium passen – mobile Arbeit und Arbeit vor Ort werden je nach Bedarf kombiniert
• Vielseitige Unterstützung bei der Anfertigung Deiner Abschlussarbeit
• Gesundheits- und Achtsamkeitsprogramme für einen guten Ausgleich
• Noch mehr attraktive Benefits findest Du hier: Fraunhofer UMSICHT als Arbeitgeber

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Haben wir Dein Interesse geweckt? Dann bewirb Dich jetzt online mit Deinen aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen. Wir freuen uns darauf, Dich kennenzulernen! 

Wir möchten Dich darauf hinweisen, dass Bewerbungen ausschließlich über unser Karriereportal entgegengenommen werden. Aus Datenschutzgründen können wir keine Bewerbungen per Mail annehmen. Bitte reiche mindestens folgende Unterlagen ein:

• Lebenslauf
• Aktuelle Immatrikulationsbescheinigung
• Aktuelle Leistungsübersicht
• Bachelorzeugnis

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Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT 

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