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Entwicklung eines Hochdruckproduktionsverfahrens für die gekoppelte biologische Wasserstoff- und Methanproduktion

  • Förderung
  • Energieforschungsprogramm
  • Abwicklungsstelle
  • FFG
  • Fördersumme
  • 592.719 EUR
  • Projektvolumen
  • 712.667 EUR
  • Förderwerber
  • Universität Wien Department für Ökogenomik und Systembiologie
  • Kurzbeschreibung
  • Um eine sichere Versorgung mit Treibstoffen und Energie zu gewährleisten werden Verfahren zur regenerativen Elektrizitätsproduktion in Europa ausgebaut. Teilweise kann aber die erzeugte Elektrizität nicht gespeichert werden, da die Netzkapazitäten des Stromnetzes nicht ausreichen. Zudem benötigt die Gesellschaft Treibstoffe für die Mobilität. Um beide vorhergenannten Themenfelder sinnvoll zu kombinieren kann man aus Wasser elektrolytisch mittels der „Power-to-Gas“ Technologie Überschussstrom in Wasserstoff (H2) umwandeln. H2 kann dann mit Kohlendioxid (CO2) mittels biologischer Methanproduktion (BMP) in Methan (CH4) umgewandelt werden. Für das BMP Verfahren werden derzeit nur hydrogenotrophe Methanogene genutzt. Carboxydotrophe Hydrogenogene und Methanogene sind zur Komplementierung des BMP Verfahrens von besonderem Interesse, da sie entweder in Rein- oder Ko-Kultur, aber auch in einem 2-Schritt-Verfahren, Kohlenmonoxid (CO) als Substrat für das BMP Verfahren nutzbar machen können. Zudem sind viele charakterisierte carboxydotrophe Hydrogenogene oder Methanogene bioprozesstechnisch noch nicht unter Hochdruckbedingungen charakterisiert worden. Die Kultivierung bei höheren Drücken (>,10 bar) ist von wirtschaftlichem Interesse, da bei kontinuierlichen Prozessen die Hochdruck-Anwendung über eine Erhöhung des Massentransfers die Raum/Zeit Ausbeute der BMP erhöht. Dies trifft vor allem auf die in der Industrie anfallenden Eduktgase (CO2, H2, CO) zu, da das zu nutzende Eduktgas meist schon mit einem hohen Vordruck verfügbar wäre (z.B. Elektrolyse), und zum Einspeisen des Produktgases (z.B. in das das Erdgasnetz) ebenso ein hoher Druck notwendig ist. Somit könnten durch die Etablierung von BMP-Hochdruckfermentationen, zusätzlich zur Erhöhung der Produktionsraten, die noch entstehenden Kompressionskosten zur Einspeisung des Produktgases vermieden werden. Das Projekt BioHyMe unterscheidet sich deutlich von allen bis jetzt umgesetzten und experimentell adressierten Methanisierungsverfahren, sowohl chemisch als auch biologisch, da hier neue methanogene und hydrogenogene Rein-, Ko-Kultur und 2-Schritt-Systeme mittels Hochdurchsatzscreening bei 3, 10 und 50 bar bioprozesstechnisch mittels „closed batch“, „fed-batch“ und in kontinuierlicher Kultur charakterisiert werden. Das Novum Hochdruckfermentation wird zur Verbesserung des Massentransfers der gasförmigen Substrate konsequent optimiert. Durch die Optimierung der Prozessbedingungen, und durch die gezielte Priorisierung von Rein- und Ko-Kultursystemen, werden bahnbrechende technisch-wissenschaftliche Entwicklungen im Bereich der BMP-Hochdruckbiologie bzw. Hochdruckfermentation erreicht.
  • Jahresprogramm
  • 2015#
  • Projektlaufzeit
  • 01.02.2016 bis 31.01.2019
  • Klimafondsnummer
  • KR15EF0F12788