Fermentative Methanisierung von Wasserstoff in Biogasanlagen

Der Bereich „Power to Gas“ gewinnt in der Forschung zunehmend an Bedeutung und könnte zukünftig einen wesentlichen Baustein der „Energiewende“ darstellen. Überschüssiger Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen wird zu Wasserstoff umgewandelt und nach dessen Methanisierung im Erdgasnetz als chemischer Speicher zwischengelagert.

Im hier vorgestellten Projekt soll die Methanisierung von Wasserstoff und Kohlendioxid auf mikrobiologischem Wege erfolgen. Nach dem Zusatz von Wasserstoff wird Kohlendioxid aus dem Biogasprozess durch hydrogenotrophe Methanbakterien zu Methan umgewandelt. Damit steigt der Methangehalt im Biogas. Falls erforderlich kann dieses Biogas durch eine nachgeschaltete Feinreinigung auf die zur Einspeisung ins Erdgasnetz erforderliche Methankonzentration angehoben werden.

Es ist vorgesehen, auf dem einphasigen Biogassystem aufzubauen, das bei fast allen der 8.000 derzeit im Praxisbetrieb befindlichen landwirtschaftlichen Biogasanlagen genutzt wird. Damit soll auch überprüft werden, unter welchen Bedingungen bestehende Fermentersysteme für die Wasserstoffmethanisierung genutzt werden können.

Bei bereits durchgeführten Vorversuchen in einem 400 Liter fassenden Biogasfermenter wurde der Methangehalt im Biogas durch direkte Wasserstoffzugabe (halbstöchiometrisches Verhältnis) von 52 % auf über 75 % gesteigert. Der Kohlendioxidgehalt sank dementsprechend. Im weiteren Verlauf des Projektes werden Laborfermenter aufgebaut und mit Messtechnik und automatischer Datenerfassung ausgestattet. In diesen wird die Wasserstoffeintragstechnik zur gezielten Versorgung mit Wasserstoff angepasst und es werden geeignete Systeme erprobt. Dabei werden auch die Konversionsbedingungen wie Gärtemperatur, Raumbelastung und Verweilzeit variiert. Zum Abschluss des Projektes soll ein temporärer Versuchsbetrieb an der Forschungsbiogasanlage "Unterer Lindenhof" erfolgen.

Mit den Projektpartnern aus dem Verbundprojekt besteht ein intensiver Austausch. So werden Daten zur Fermenterdimensionierung und zu Verfahrensparametern ausgetauscht. Außerdem wird die Modellierung zur Optimierung der Prozessbedingungen genutzt.