PROJEKTHIGHLIGHTS
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PROJEKTENTSTEHUNG
Die Bundesregierung geht in der nationalen Wasserstoffstrategie von einer Verdopplung des Wasserstoffbedarfs von aktuell 55 TWh/a auf bis zu 110 TWh/a im Jahr 2030 aus. Um die Nachfrage an nachhaltig produziertem Wasserstoff klimaneutral decken zu können, muss die Kapazität des in Deutschland produzierten Wasserstoffs erhöht werden, um unabhängiger von Energieimporten zu werden. Das durch das BMWK geförderte Forschungsprojekt "HyTech - Biologische Wasserstofferzeugung für eine nachhaltige Energiewirtschaft" erforschte die biologische Wasserstoffproduktion mit Hilfe der dunklen Fermentation.
PROJEKTBESCHREIBUNG
Das im Projekt genutzte Verfahren verwendet ungenutzte Rest- und Abfallstoffe und beschreibt daher einen sehr nachhaltigen Herstellungspfad von Biowasserstoff. Im Prozess werden organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2), Kohlenstoffdioxid (CO2) und flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut.
Der Prozess wurde als 2-stufiges Verfahrenskonzept entwickelt. In der Verfahrensabbildung dunkle Fermentation ist das Schema des Verfahrens dargestellt. Die räumliche Trennung des Biogasprozesses in zwei Stufen ermöglicht die biologische Produktion von Wasserstoff mittels dunkler Fermentation in der ersten Stufe (Wasserstoffreaktor) und die anschließende Produktion von Methan in der nachgeschalteten zweiten Stufe (Methanreaktor).
Im Projekt wurden zwei unterschiedliche Reaktorkonzepte für die erste Stufe des Verfahrens erprobt, dazu zählte ein Festbettreaktor und ein Rührkesselreaktor. Beide Reaktoren wurden mit einem Mikroorganismenrückhalt betrieben. Durch diesen kam es zu einer Aufkonzentrierung der Mikroorganismen in den Reaktoren, sodass diese deutlich effizienter und mit hohen Substratdurchsätzen betrieben werden konnten. Ziel war es, so die H2 Ausbeute und Substratabbauraten zu erhöhen.
Das Ingenieurbüro EMCEL bearbeitete die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Verfahrens, bewertete die Nutzungsmöglichkeiten des produzierten Wasserstoffs und griff dabei auf langjährige Erfahrung auf dem Gebiet zurück. Das Unternehmen BlueMethano entwickelte im Rahmen des Projektes ein neues Messgerät für die Versuchsanlagen zur Messung von kleineren Biowasserstoffvolumenströmen.
Der Prozess wurde als 2-stufiges Verfahrenskonzept entwickelt. In der Verfahrensabbildung dunkle Fermentation ist das Schema des Verfahrens dargestellt. Die räumliche Trennung des Biogasprozesses in zwei Stufen ermöglicht die biologische Produktion von Wasserstoff mittels dunkler Fermentation in der ersten Stufe (Wasserstoffreaktor) und die anschließende Produktion von Methan in der nachgeschalteten zweiten Stufe (Methanreaktor).
Im Projekt wurden zwei unterschiedliche Reaktorkonzepte für die erste Stufe des Verfahrens erprobt, dazu zählte ein Festbettreaktor und ein Rührkesselreaktor. Beide Reaktoren wurden mit einem Mikroorganismenrückhalt betrieben. Durch diesen kam es zu einer Aufkonzentrierung der Mikroorganismen in den Reaktoren, sodass diese deutlich effizienter und mit hohen Substratdurchsätzen betrieben werden konnten. Ziel war es, so die H2 Ausbeute und Substratabbauraten zu erhöhen.
Das Ingenieurbüro EMCEL bearbeitete die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Verfahrens, bewertete die Nutzungsmöglichkeiten des produzierten Wasserstoffs und griff dabei auf langjährige Erfahrung auf dem Gebiet zurück. Das Unternehmen BlueMethano entwickelte im Rahmen des Projektes ein neues Messgerät für die Versuchsanlagen zur Messung von kleineren Biowasserstoffvolumenströmen.
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
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BlueMethano GmbH : Die im Unternehmen tätigen Ingenieure sind seit vielen Jahren in der Biogasforschung tätig und kennen die Herausforderungen der Forschungslabore hinsichtlich zuverlässiger Messwerterfassung. Im Projekt soll durch BlueMethano ein Wasserstoffgaszähler entwickelt werden, der es ermöglicht, sehr präzise Gas-Kleinstmengen zu bestimmen. |
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EMCEl GmbH : EMCEL schafft im Rahmen des Projekts durch die Expertise und dem breiten Anwendernetzwerk in den Bereichen Brennstoffzelle, Wasserstofftechnologie und Elektromobilität, die Grundlage für den Wissenstransfer zwischen Forschung und großtechnischer Industrie. Das Ingenieurbüro entwickelt Nutzungsmöglichkeiten des biologisch erzeugten Wasserstoffs, die bisher in Deutschland kaum abgebildet sind. EMCEL bringt darüber hinaus hohe Kompetenzen im Bereich der Konzeptionierung und Versuchsdurchführung in das Projekt ein. |
PROJEKTTRÄGER
Projektträger: Projektträger Jülich (PTJ)
Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und und Klimaschutz (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
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