HAW-Hamburg: Forschungsprojekte Detail

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Die Internationale Energie Agentur IEA geht davon aus, dass sich bis 2040 der Bedarf an elektrischer Speicherkapazität in etwa um den Faktor 50 steigern wird. Power-to-Gas (PtG-) Konzepte bilden hierfür vielversprechende Ansätze. Im Projekt EmSpe wurde hierfür eine neue mikrobielle Technik zur Entwicklung eines Speichersystems für erneuerbare Energien in Form von Methan erforscht, die Elektromethanogenese. Diese besteht im Gegensatz zu anderen PtG-Konzepten mit Methan als Produkt aus einem einstufigen System. Innerhalb eines Reaktors wird durch das Anlegen einer Spannung und der Zugabe von Kohlenstoffdioxid mit der Hilfe von speziellen Mikroorganismen strombasiertes Methan produziert. Die Elektromethanogenese benötigt im Gegensatz zu anderen Verfahren, die aus Strom Methan herstellen keine separate Elektrolyse sowie damit verbundene weitere Anlagenkomponenten zur Herstellung von Wasserstoff. Durch die direkte Aufnahme von Elektronen oder des vor Ort an der Kathode gebildeten Wasserstoffs wird zudem die sehr schlechte Löslichkeit von Wasserstoff in wässrigen Systemen umgangen.

Die genauen Abläufe der Umsetzung von elektrischer Energie in Methan sind noch nicht vollständig erforscht. Es ist bisher noch offen, ob es sich bei der Elektromethanogenese um eine direkte Elektronenaufnahme durch die Mikroorganismen handelt oder ob die Übertragung über das Zwischenprodukt Wasserstoff erfolgt.

Ergebnisse

Im Projekt EmSpe wurden Reaktionsbedingungen (z.B. pH, Temperatur und verschiedene Drücke) identifiziert, unter denen eine Produktion von Bioerdgas aus Strom und Kohlenstoffdioxid möglich ist. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass in der Elektromethanogenese Wasserstoff als Zwischenprodukt notwendig ist und keine direkte Umsetzung von Strom zu Methan in relevantem Umfang erfolgt. EmSpe schließt damit eine Lücke im Verständnis der Elektromethanogenese und liefert eine weitere Grundlage zur zukünftigen Energiespeicherung bei gleichzeitiger Nutzung von Kohlenstoffdioxid-haltigen Abgasen.

Projekt Team:

Benjamin Rößler , Dr. Sandra Off

Projektleitung

Prof. Dr. Hans Schäfers

Projektlaufzeit

04/2022 - 08/2024

ProjektBudget

206.200 €

Mittelgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Einrichtungen

CC4E - Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

Kontakt

Prof. Dr. Hans Schäfers

Professor für intelligente Energiesysteme und Energieeffizienz

Department Umwelttechnik

Leiter CC4E

Competence Center Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

T +49 40 428 75-5895

hans.schaefers (at) haw-hamburg (dot) de