Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen
ORBIT
Im vom BMWK geförderten Vorhaben „Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen“ beschäftigten sich unter der Leitung der FENES die Universitäten in Regensburg und Erlangen-Nürnberg sowie die Industriepartner Electrochaea GmbH, MicrobEnergy GmbH, MicroPyros GmbH, Westnetz GmbH, Westenergie AG und die DVGW-Forschungsstelle mit der Entwicklung eines Rieselbett-Bioreaktors.
Das übergeordnete Ziel des Vorhabens war die Entwicklung neuer technologischer Möglichkeiten für den biologischen Methanisierungsprozess mit Archaeen in Power-to-Gas-Anwendungen. Im Gegensatz zur technisch ausgereiften chemisch-katalytischen Methanisierung sind hier noch Potenziale zur Optimierung verfahrenstechnischer und biologischer Prozesse für das Speicherkonzept Power-to-Gas vorhanden.
Dabei wurde zum einen ein Rieselbett-Bioreaktor optimiert, simuliert und für die Hochskalierung vorbereitet. Zum anderen wurde eine Kombination optimal geeigneter Mikroorganismen und Packungsmaterialien selektiert und deren Verhalten und Eignung im Reaktor analysiert. Das Verhalten des entwickelten Systems wurde zunächst im Labor- und Technikumsmaßstab und anschließend im Feldtest an einer bestehenden Power-to-Gas-Anlage untersucht. Hauptziel während des Feldtests war die Produktion von einspeisefähigem Methan sowie dessen Einspeisung ins Gasnetz.
Ein Hauptziel des Projektes war es, die Normung und Standardisierung notwendiger Systemparameter und Semantik zur Beschreibung und Einbindung biologischer Methanisierungseinheiten in Power-to-Gas-Anlagen voranzutreiben. Dies sollte zum einen die Vergleichbarkeit der wissenschaftlichen Erkenntnisse verbessern und zum anderen unterstützend bei der Kommerzialisierung der Technologie wirken. Aus dem Projekt heraus wurde so die neue Normungsreihe VDI 4635 Power-to-X beim Verein Deutscher Ingenieure angestoßen.
Ausgewählte Projektergebnisse:
- Planung, Aufbau und Testbetrieb eines Rieselbett-Bioreaktors zur biologischen Methanisierung.
- Es wurde eine Elektrolyseur-Datenbank aufgebaut, sowie eine Expertenumfrage zu Kenngrößen und Wirtschaftlichkeits-Parametern von Elektrolyseuren durchgeführt.
- Versuche zum Aufwuchsverhalten verschiedener Archaeenstämme auf diversen Oberflächen und Materialien geplant und durchgeführt.
- Ein kontinuierlicher Betrieb der ORBIT-Anlage mit Methananteilen im Produktgas von 91 bis knapp 95 % sowie Wasserstoff- und CO2-Anteilen unter 2-3 % konnte erreicht werden.
Projektpartner
Ostbayerische Technische Hochschule OTH Regensburg: Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES)
Universität Regensburg: Archaeenzentrum
Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg: Lehrstuhl Energieverfahrenstechnik
Electrochaea GmbH
microbEnergy GmbH
MicroPyros BioEnerTec GmbH
Assoziierte Partner:
Westnetz GmbH
Westenergie AG
