Mikroben stellen aus Wasserstoff h2 und CO2 Methan her
18.10.2016
Wissenschaftler der DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH in Freiberg (Sachsen) entwickeln mit Kooperationspartnern im Forschungsprojekt BioRePow ein biologisches Methanisierungsverfahren. Mit diesem lässt sich auf Basis der Fermentation Biomethan erzeugen. Dafür entwickelten die Freiberger Forscher einen speziellen Rohrreaktor, der ohne Rührwerke, Umwälzung oder Gasabtrennung auskommt. Das soll die Energieeffizienz des Verfahrens verbessern.
Die Methanisierung findet im Rohrreaktor statt, in dem die Gase CO2 und H2 einmal durch geleitet werden. Das CO2 stammt beispielsweise aus dem Abgas von Kraftwerken oder aus Biogasanlagen. Bei der biologischen Methanisierung kann Wasserstoff aber auch in einen bestehenden Biogasreaktor zugegeben werden.
Für die Qualität der Methanbildung sind zwei Faktoren besonders wichtig, zeigen die Versuche: Es müssen optimale Bedingungen für die Mikroorganismen, wie etwa Temperatur oder Nährstoffzufuhr, vorliegen. Zudem ist die Gaslöslichkeit von Bedeutung. Die Art der Gaseinbringung und die damit verbundene Erhöhung der biologischen Verfügbarkeit sind daher ein Schwerpunktthema im Projekt.
Für die Qualität der Methanbildung sind zwei Faktoren besonders wichtig, zeigen die Versuche: Es müssen optimale Bedingungen für die Mikroorganismen, wie etwa Temperatur oder Nährstoffzufuhr, vorliegen. Zudem ist die Gaslöslichkeit von Bedeutung. Die Art der Gaseinbringung und die damit verbundene Erhöhung der biologischen Verfügbarkeit sind daher ein Schwerpunktthema im Projekt.
Mit den ermittelten, optimierten Parametern passten die Forscher das Gaseinbringungssystem an, um hohe Umsatzraten und Methangehalte zu erzielen. Die Verweilzeit von H2 und CO2 im Rohrreaktor beträgt nur rund drei Sekunden und es ließ sich in der ersten Projektphase bereits eine Umsatzrate von über 80 Prozent erreichen. Die Umsatzrate sagt aus, welcher Anteil der Ausgangsgase (H2 und CO2) tatsächlich in Methan umgewandelt wurde. Der Rohrreaktor arbeitet dabei kontinuierlich. Jetzt arbeiten die Wissenschaftler daran, den Methangehalt auf 95 Prozent und mehr zu steigern.
Die Ergebnisse auf dem Versuchsstand in der jetzt abgeschlossenen ersten Phase seien sehr vielversprechend, berichtet das DBI. Das Verfahren soll sich für kleine und dezentrale Anlagen anbieten, kann aber auch beliebig skaliert werden.
Neben dem DBI arbeiten das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT und das Engler-Bunte-Institut (EBI) aus Karlsruhe am neuen Rohrreaktor zur biologischen Methansierung mit. Stromüberschüsse lassen sich in Power-to-Gas-Anlagen dazu nutzen, um mithilfe der Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen. Wasserstoff lässt sich zum Teil ins Erdgasnetz einspeisen. Außerdem lässt sich das Element zu Methan weiter verarbeiten. Doch bisherige Verfahren sind aufwendig sowie teuer und daher bislang nur in großtechnischen Anlagen wirtschaftlich.
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