Beschreibung

Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, mit Hilfe eines neuen Verfahrens, gasförmige Kraftstoffe aus organischen Rest- und Abfallstoffen zu gewinnen. Dazu werden erstmals fermentative Verfahren und bioelektrische Systeme zu einem neuen Prozess kombiniert. Ein Höchstmaß an Substratflexibilität, die Verwertung von Überschussstrom und ein gleichbleibend hoher Methangehalt von über 90 % des produzierten biogenen Gases zeichnen dieses Verfahren aus. Bei einem erfolgreichen Abschluss des Projektes wird erwartet, dass aus organischen Rest- und Abfallstoffen ein biogenes Gas mit einem derart hohen Methangehalt erzeugt werden kann, so dass ohne weitere Aufbereitung die Nutzung als Kraftstoff (CNG) möglich ist. Im Rahmen des Projektes werden zwei ausgewählte Abfallstoffe (Speisereste und Großmarktabfälle) auf ihre Eignung zur kombinierten fermentativ-bioelektrochemischen Konversion hin untersucht. Im Labormaßstab werden die Substrate zunächst in einem "Dark-Fermentation-Reactor" fermentativ aufgeschlossen. Die dabei gebildeten Intermediat-Substrate werden anschließend einem bioelektrochemischen Reaktor (Microbial Electrolyses Cell (MEC) zugeführt. An den Anoden dieser Systeme werden die organischen Säuren und Alkohole der Intermediate zu elektrischem Strom, Wasserstoff-Protonen und Kohlenstoffdioxid aufgeschlossen. Über eine Protonenaustauschmembran bzw. eine hydraulische Kopplung wird die Anodenkammer mit einem Methanisierungsreaktor verbunden, in dem Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid zu einem hochreinen Biogas umgesetzt werden. Das Gesamtziel des Projektes untergliedert sich in drei wesentliche Unterziele: Entwicklung und Erprobung eines geeigneten Anoden- und Kathodenmaterials und Optimierung der Elektrodenstruktur Untersuchung der biologischen Diversität der Mikroorganismen an den Elektroden und deren gezielte Beeinflussung Optimierung des fermentativ bioelektrochemischen Gesamtverfahrens unter technischen Aspekten im Labormaßstab.