Beschreibung

Das beantragte Forschungsvorhaben hat zum Ziel, die in der Machbarkeitsstudie (Horn und Gescher, 2021, Förderkennzeichen L75 20138) ermittelten Rahmenbedingungen für eine großtechnische und mikrobiell katalysierte Wasserstoffproduktion (mikrobielle Elektrolyse) aus Urin, auf der Bundesgartenschau 2023 praktisch umzusetzen (PeePower™). Zunächst sollen die Elektrodenmaterialen eines bereits vorhandenen Reaktors so angepasst werden, dass eine möglichst effiziente kathodische Wasserstoffproduktion bei gleichzeitig geringen Materialkosten gewährleistet werden kann. Um die physikalischen und elektrochemischen Parameter für ein optimales Biofilmwachstum zu ermitteln, sollen bereits etablierte und am Engler-Bunte-Institut entwickelte bioelektrochemische Systeme (BES) zum Einsatz kommen. Dazu sollen zu Anfang BES-Fließzellen mit Surrogat, und später mit Urin betrieben werden. Die Arbeiten haben ferner zum Ziel, optimierte Anodenoberflächen zu identifizieren und zu verstehen, welche Organismen den Prozess der Urin-vermittelten Stromproduktion überhaupt antreiben. Aus diesem Verständnis sollen weitere Handlungsanweisungen für die Prozessbedingungen und das Anfahren des Prozesses folgen. Die gewonnenen Erkenntnisse können dann zunächst auf einen Scheibentauchkörper im 10 L Maßstab, und schlussendlich auf das 100 L System übertragen werden. Final soll die Reaktorperipherie für den kontinuierlichen Prozess im 100 L System geplant und die Anlage auf der BUGA 2023 betrieben werden. Über den Verlauf des BUGA-Betriebs hinweg soll eruiert werden, ob und wie sich das Konsortium über längere Zeiträume verhält und entwickelt. Nach dem sechsmonatigen Betrieb auf der Bundesgartenschau soll abschließend die Effektivität des Prozesses analysiert und beurteilt werden.