Regenerative Wasserstoffproduktion
An Verfahren zur biologischen Produktion von Wasserstoff wird international intensiv gearbeitet. Bei der Analyse mikrobiologischer Prozesse zur Biogasgewinnung wurde erkannt, dass es möglich ist, eine wasserstoffproduzierende Phase räumlich und zeitlich von der Methanproduktion zu entkoppeln und als Quelle für Bio-Wasserstoff zu nutzen. Durch intensive Forschung ist es der MicroPro GmbH gelungen, spezielle Bakterienstämme zu isolieren und adaptieren, die in der Lage sind, aus Biomasse ein wasserstoffreiches Gas zu produzieren. Laborergebnisse aus früheren Grundlagenforschungen und Laborfermentationen zeigen, dass als Stoffwechselprodukt bestimmter Bakterien ein Gasgemisch aus H2 und CO2 mit 50 – 60 % Wasserstoffgehalt entsteht, dass durch nachfolgende CO2-Abtrennung problemlos aufgereinigt werden kann.
Durch die modulare Ankopplung der Wasserstoffproduktion an eine Biogasanlage (BGA) sind folgende Vorteile zu erwarten:
- Nutzung konventioneller BGA-Rohstoffströme,
- Erweiterung des Rohstoffangebotes für die BGA durch Vorvergärung und Hygienisierung,
- Verringerung der Verweilzeit in der BGA durch Vorvergärung,
- geringere Kosten bei der Verwendung von Bioabfällen (Siedlungsabfälle, Lebensmittelreste etc.) aufgrund der hygienisierenden Wirkung im Wasserstofffermenter,
- höhere Energieausbeute der Biomasse
Das Verfahren zeichnet sich durch eine stabile Wasserstoffproduktion mit hoher Ausbeute aus. Weiterhin wurden bereits verschiedene technisch verfügbare Rohstoffe getestet, die eine Versorgung der Anlage absichern. Vorliegende Labordaten belegen die ökonomische Machbarkeit der Wasserstoffproduktion in technischen Dimensionen.
Die MicroPro GmbH ist überzeugt, dass die regenerative Wasserstoffproduktion aus Biomasse eine wichtige Rolle besonders zur dezentralen Wasserstoffversorgung einnehmen kann. Seit Juli 2019 wird im Rahmen des Verbundforschungsprojektes "HyPerFerment - Mikrobiologische Verfahrensentwicklung zur Wasserstofferzeugung und -bereitstellung", gefördert durch das Land Sachsen-Anhalt und die Europäische Union (EFRE), umfassend in diesem Bereich geforscht. (Projektposter) Geplant sind neben extensiven Laborversuchen, anlagenseitige Entwicklungen, Modellierungen für ein mögliches Upscaling und erste Betrachtungen zur Integration des Prozesses in eine bestehende Biogasanlage. Dazu konnte ein weiterer Partner als Anlagenbetreiber gewonnen werden. In einem Folgeprojekt soll der Prozess mithilfe einer Pilotanlage ganzheitlich ökonomisch verifiziert werden.
Updates/Pressemitteilungen
Januar 2020
Forschungsprojekt zur fermentativen Wasserstofferzeugung gestartet
Konsortium regionaler Partner erhält Fördermittelzusage des Landes Sachsen-Anhalt.
Gommern, 07. Januar 2020: Durch ein neues biotechnologisches Verfahren soll Wasserstoff ohne weitere energieaufwändige Transformationsschritte direkt aus organischen Reststoffen produziert werden. Im Rahmen eines Forschungsprojektes untersucht ein regionales Forschungsteam hierzu den Einsatz bestimmter Mikroorganismen in Kombination mit einer innovativen Prozessführung. Grundlage ist ein bislang wenig beachteter Prozess der biologischen Wasserstoffbildung durch die sogenannte „Dunkelfermentation“. Ähnlich der Biogasbildung können einige Mikroorganismen organische Stoffe unter Sauerstoffausschluss und bei erhöhten Temperaturen zu einem Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff und Kohlendioxid im Verhältnis von 1:1 vergären. Laborversuche zeigen, dass nach Abtrennung von Kohlendioxid reiner Wasserstoff produziert werden kann. Obwohl dieser biologische Prozess bereits seit einigen Jahren gut bekannt ist, fehlt bisher der Übertrag in den Industriemaßstab.
Zur Umsetzung dieser Idee wurde aktuell eine Forschungskooperation, bestehend aus dem mikrobiologischen Labor MicroPro GmbH, dem Anlagenspezialisten Streicher Anlagenbau GmbH & Co. KG sowie der renommierten Forschungseinrichtung Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und automatisierung IFF Magdeburg, gegründet. Durch Mittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) konnte nun die Finanzierung dieses zweijährigen Forschungsprojektes sichergestellt werden.
In der ersten Projektphase wollen die drei Kooperationspartner zunächst die produktivsten Mikroorganismen auswählen, im Labormaßstab testen und eine passende Anlagentechnik entwickeln. Parallel dazu soll das Gesamtkonzept des „HyPerFerment“ getauften Projektes anhand von Simulationsmodellen im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit optimiert werden. In einer zweiten Projektphase sind dann der Bau einer Pilotanlage und deren praktische Erprobung vorgesehen. Mittelfristig könnte dieses spezielle Gärungsverfahren als Vorstufe in bereits vorhandene Biogasanlagen integriert werden und so den Aufbau einer dezentralen Versorgung für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge unterstützen. Artikel Volksstimmme
Juli 2020
Regenerative Wasserstofferzeugung ohne Umwege - Direktvergärung von Biomasse macht‘s möglich.
Gommern, 10. Juli 2020: Durch den Einsatz spezieller Bakterienkulturen und einer innovativen Prozessführung ist es der MicroPro GmbH gelungen, Wasserstoff direkt aus organischen Reststoffen zu produzieren. Nach einjähriger intensiver Forschung wurde ein effektives Fermentationsverfahren zur kontinuierlichen Produktion von grünem Wasserstoff entwickelt und erfolgreich im Technikumsmaßstab getestet. Unnötige Energieverluste durch zusätzliche Umwandlungsschritte, wie bei der Elektrolyse oder Reformierung treten hierbei nicht auf. So können nach Abtrennung von Kohlendioxid aus einer Tonne organischer Reststoffe 8 - 15 kg reiner Wasserstoff gewonnen werden. Eine Anlage mit einem Volumen von 1.500 m³ kann mit diesem Verfahren die erforderliche Wasserstoffmenge für den Betrieb von ca. 1.400 Brennstoffzellenfahrzeugen produzieren. (Jahresfahrleistung gem. DIW: 15.000 km) Damit kann diese nachhaltige Technologie einen Beitrag zum Aufbau eines dezentralen Wasserstoff-Tankstellennetzes für Brennstoffzellenfahrzeuge leisten. Gleichzeitig können mit einer solchen Anlage ca. 3.500 t reines Kohlendioxid pro Jahr abgetrennt und für andere Prozesse (z.B. Lebensmittelindustrie) bereitgestellt werden.
Gemeinsam mit den Projektpartnern Streicher Anlagenbau GmbH & Co. KG und dem Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Magdeburg soll das „HyPerFerment“ Verfahren als Vorstufe in eine Biogasanlage integriert werden. Aktuelle Zahlen zeigen, dass die derzeit eingesetzte Maissilage genutzt werden kann, ohne die nachfolgende Biogasproduktion negativ zu beeinflussen. Daneben wird die Verwertbarkeit organischer Produktionsreststoffe (z.B. Apfeltrester, Permeatmelasse, Kleie) untersucht.
Der Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) unterstützt das zweijährige Forschungsprojekt „HyPerFerment I“ mit einem finanziellen Zuschuss. Die zweite Projektphase, in der die Errichtung und praktische Erprobung einer Pilotanlage vorgesehen ist, wird voraussichtlich im Oktober 2020 gestartet. Artikel Volksstimme
