MethaSyn

Im X-Energy Teilprojekt MethaSyn sollen grundlegende Zusammenhänge und Effizienzeinflüsse von syntrophen, d. h. voneinander profitierenden Mikroorganismen-Mischkulturen zur biologischen Methanerzeugung erforscht werden. Dieser neue und innovative Ansatz soll zur Gasproduktionssteigerung und Stabilität der biologischen Methanisierung beitragen. Inwieweit die syntrophen Mischkulturen geeignete Einsatzmöglichkeiten zusätzlich für die Elektromethanogenese (X-Energy Teilprojekt DUEME) darstellen, soll ebenfalls untersucht werden.

Effektive und stabile Methanproduktion

Bei der biologischen Methanisierung (BM), also der biologischen Umwandlung von Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) zu Methan, handelt es sich um eine Möglichkeit, grünen Strom speicherfähig zu machen. Ein großer Vorteil des Gases Methan gegenüber der direkten Nutzung des durch eine Elektrolyse erzeugten Wasserstoffs ist die große Bandbreite an technisch auf Erdgas ausgelegten Einsatz- und Speichermöglichkeiten. Da aufgrund fluktuierender Wind- und Sonnenverhältnisse die Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energiequellen zur Erzeugung des für die BM nötigen Wasserstoffs stark variiert, sollte idealerweise eine BM diese Schwankungen ohne eine Leistungsminderung aushalten.

Der neuartige Ansatz von MethaSyn zielt darauf ab, dass durch eine weitere Organismengruppe neben den klassischerweise eingesetzten methanogenen Archaeen eine nahezu ununterbrochene Methanproduktion trotz Pausen in der Wasserstoffbereitstellung stattfindet und somit eine insgesamt höhere Effektivität erreicht werden kann. Bei der Einspeisung von H2 und CO2 setzen acetogene Bakterien und methanogene Archaeen diese Eduktgase gleichermaßen um: zu Essigsäure durch die Bakterien und zu Methan durch die Archaeen. Bei Pausen der Einspeisung werden die Reste an gelöstem Wasserstoff noch umgesetzt, dann wechseln die Archaeen zur Verwertung der entstandenen Essigsäure und bilden aus dieser Methan. Wird wieder H2 und CO2 eingespeist, wird aufgrund der besseren Energiegewinnung durch die hydrogenotrophe Methanogenese wieder Wasserstoff bevorzugt. Der Vorteil der acetogenen Bakterien liegt darin, dass durch das Wegfangen der gebildeten Essigsäure der pH-Wert stabilisiert wird. Die methanogenen Archaeen profitieren vom Zwischensubstrat Essigsäure als Energiequelle und damit der Aufrechterhaltung ihres Stoffwechsels.

Durch den Einsatz von reinen grünem, elektrolytisch hergestelltem Wasserstoff und CO2 aus industriellen Prozessen oder der CO2-Gewinnung aus der Luft soll das Vorhaben MethaSyn einen neuen Lösungsweg zu einer effektiven und stabilen Produktion von Biomethan untersuchen.

Project Team:

Dr. Sandra Off
Duration
-
Budget
145.200
Funding
Federal Ministry of Education and Research
Unit
CC4E - Competence Center for Renewable Energies and Energy Efficiency
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