Biologische Methanisierung

Mikroorganismen erzeugen aus Holzgas Methan

Wissenschaftler konnten nachweisen, dass Bakterien in Biogasanlagen auch mit Teer und Asche aus Holgasanlagen zurechtkommen. Damit ist eine Kombination der Technologien möglich.

Mit einer Kombination von Holzvergasung und Biogasanlagen lassen sich holzartige Reststoffe wie kostengünstiges Straßenbegleitgrün, Grasschnitt, Stroh oder Waldrestholz energetisch nutzen. Das ist das Ergebnis eines Forschungsprojektes der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) gemeinsam mit dem Praxispartner MicroPyros GmbH und dem Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT).

Bei dem Verfahren wird die holzartige Biomasse in einer Holzgasanlage vergast. Es entsteht ein Produktgas aus Wasserstoff (H2), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Kohlenmonoxid (CO), welches in einem nachgeschalteten Fermenter durch die Mikroorganismen (Archaeen) zu Methan umgewandelt wird. Im Projekt wollten die Forscher nun herausfinden, ob die Mikroorganismen den erschwerten Bedingungen trotzen können. Diese werden von der Firma MicroPyros kultiviert. Darüber hinaus sollte ermittelt werden, ob die Asche des Vergasers als Nahrung für die Archaeen verwendet werden kann um Prozesskosten zu sparen.

Unterschiedliche Ergebnisse des Projekts

  • Über den Projektzeitraum wies das Team nach, dass sämtliche Komponenten, die in realem Synthesegas aus der Vergasung enthalten sind, von den Mikroorganismen „geduldet“ werden.
  • In den Teerversuchen reagierten die Mikroorganismen auf verschiedene Teerkomponente unterschiedlich. Durchgeführte Versuche deuten darauf hin, dass größere Teermoleküle ungleich schwieriger von den Mikroorganismen zu tolerieren sind als kleinere Moleküle.
  • Bei den Versuchen, Nährlösung durch Asche zu ersetzen, reagierten die Mikroorganismen neutral bis negativ: Die Verbrennungs- und Vergasungsasche wird von den Mikroorganismen zwar grundsätzlich toleriert, kann nach Versuchserkenntnissen des Projektpartners MicroPyros jedoch nicht als alleiniges Nährstoffsubstitut verwendet werden.

Projektkoordinator Thomas Trabold (FAU) differenziert die Ergebnisse: „Im Verlauf der Untersuchungen konnten wir zeigen, dass eine Adaption der Kultur an die Teere unter Verringerung der Methanproduktionsrate möglich ist. Die Teere werden höchstwahrscheinlich von den Mikroorganismen abgebaut. Dadurch ergibt sich an dieser Stelle der größte Bedarf an weiterer Forschung, was die Abbauraten, -produkte, Belastungsgrenzen und vor allem die Adaptionsfähigkeit weiterer Kulturen angeht.“

Archeen setzen CO komplett um

Eindeutig erfolgreich hingegen war die Reaktion der Archaeen auf Kohlenstoffmonoxid (CO); dieses wird komplett akzeptiert und verstoffwechselt. Eine weitere bedeutende Erkenntnis der Projektarbeit war die Relevanz des Versuchsaufbaus. Die Verwendung eines Rieselbettfermenters für die biologische Methanisierung birgt erhebliches Potential zur weiteren Prozessoptimierung. Es lässt sich ebenso wie im Rührfermenter eine stabile Kultur herstellen.

Weitere Informationen finden Sie in dem Projektsteckbrief.

Die Redaktion empfiehlt

Am 29. Mai veranstaltet der C.A.R.M.E.N. e.V. mit dem Fachverband Biogas e.V. und der MicroPyros GmbH ein Fachgespräch zur biologischen Methanisierung in Power-to-Gas-Anlagen.

Zwei parallele Workshops informieren beim Fachkongress Holzenergie 2019 in Würzburg über Holzasche als Dünger und Holzgas zur Strom- und Wärmeproduktion.


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