OptiMeth: Optimierung der mikrobiologischen Methanisierung

Mit steigendem Anteil an erneuerbaren Energien aus Sonne und Wind wachsen in Deutschland auch die Herausforderungen, eine jederzeit bedarfsgerechte, effiziente und nachhaltige Energieversorgung zu gewährleisten. Zur Netzstabilisierung, also zum Ausgleich von Überproduktion bzw. Unterversorgung, können verfügbare Umwandlungs- und Speichertechnologien (z.B. Batterien, Pumpspeicherkraftwerke) aufgrund zu geringer Kapazitäten nur als kurz- bzw. mittelfristige Speicher eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu stellt das Gasnetz einen der größten verfügbaren Langzeitspeicher dar. Vor diesem Hintergrund verfolgt das Projekt OptiMeth die Weiterentwicklung der mikrobiologischen Erzeugung von Methan direkt aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid („mikrobiologische Methanisierung“), wobei das speicherfähige Biomethan für eine am Bedarf orientierte Versorgung mit Energie oder auch z.B. als LNG oder CNG für den Mobilitätssektor eingesetzt werden kann. Der dafür benötigte Wasserstoff wird in Phasen mit Stromüberschuss elektrolytisch erzeugt, Kohlenstoffdioxid kann möglichst direkt am Ort der Entstehung genutzt werden (z.B. Klär- bzw. Biogasanlagen, BHKW, Industrie) und wird nicht als Treibhausgas emittiert. Der Kohlenstoff wird im Kreislauf geführt und nur als Träger erneuerbarer Energien (z.B. aus Windstrom, Photovoltaik) verwendet. Entsprechend kann der Verbrauch fossiler Energieträger reduziert werden, was zu einer Dekarbonisierung beiträgt. Damit kann die mikrobiologische Methanisierung nicht nur einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele leisten. Die Möglichkeit, Energieüberschüsse speicherfähig zu machen, um Energie im Bedarfsfall bereitstellen zu können, ist ein entscheidender Bestandteil einer effizienten Energiepolitik („efficiency first“). Als effiziente Technologie zur Biogasaufbereitung eröffnet sie zudem Bestands-Biogasanlagen Möglichkeiten für einen Weiterbetrieb in der Post-EEG-Ära.

Im Vorgängerprojekt MikMeth wurde die mikrobiologische Methanisierung bereits in thermophilen Rieselbettreaktoren im Technikumsmaßstab untersucht und etabliert. Rieselbettreaktoren stellen eine günstige Alternative zur energieaufwendigen Gaseinpressung dar, welche bisher in ähnlichen Ansätzen zur mikrobiologischen Methanisierung eingesetzt wurde. Ziel des Projekts OptiMeth ist es, die mikrobiologische Methanisierung in unterschiedlichen Prozesszuständen zu untersuchen, um sie bedarfsgerecht, flexibel, robust und möglichst effizient gestalten und steuern und Rieselbettreaktoren dadurch in möglichst vielen zukünftigen Energieumwandlungs- und Speicherszenarien dynamisch einsetzen zu können. Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft als Projektpartner wird insbesondere die mikrobiellen Biozönosen hinsichtlich der Entwicklung dominierender Spezies der hydrogenotrophen methanogenen Archaeen im Langzeit- und Adhoc-Betrieb sowie deren Nährstoffbedarf (Mikro- und Makronährstoffe) untersuchen.

Projektleiter Dr.-Ing. Konrad Koch
Sachbearbeiter Dipl.-Ing. Dietmar Strübing
Finanzierung Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Energie und Technologie

 

Publikationen

2019

  • Jensen, Mads Borgbjerg; Strübing, Dietmar; de Jonge, Nadieh; Nielsen, Jeppe Lund; Ottosen, Lars Ditlev Mørck; Koch, Konrad; Kofoed, Michael Vedel Wegener: Stick or leave – Pushing methanogens to biofilm formation for ex situ biomethanation. Bioresource Technology 291, 2019, 121784 mehr…
  • Strübing, Dietmar; Moeller, Andreas B.; Mößnang, Bettina; Lebuhn, Michael; Drewes, Jörg E.; Koch, Konrad: Load change capability of an anaerobic thermophilic trickle bed reactor for dynamic H2/CO2 biomethanation. Bioresource Technology 289, 2019, 121735 mehr…

2018

  • Strübing, Dietmar; Moeller, Andreas B.; Mößnang, Bettina; Lebuhn, Michael; Drewes, Jörg E.; Koch, Konrad: Anaerobic thermophilic trickle bed reactor as a promising technology for flexible and demand-oriented H2/CO2 biomethanation. Applied Energy 232, 2018, 543-554 mehr…

2017

  • Strübing, Dietmar; Huber, Bettina; Lebuhn, Michael; Drewes, Jörg E.; Koch, Konrad: High performance biological methanation in a thermophilic anaerobic trickle bed reactor. Bioresource Technology, 2017, - mehr…