Seit langem ist bekannt, dass Wasserstoff unter bestimmten Prozessbedingungen durch bakterielle Vergärung organischer Substrate gebildet werden kann. Dieser, auch als „Dunkelfermentation“ bezeichnete Prozess, ist die Grundlage des Forschungsprojektes „HyPerFerment“.
Im Jahr 2006 entstand die Idee, regenerativen Wasserstoff aus Abfall- und Reststoffen zu produzieren, als während der Forschungsarbeiten zur Alkoholproduktion aus Holzabfällen wasserstoffbildende Stämme gefunden wurden. Zu diesem Zeitpunkt war die Zeit allerdings noch nicht reif für eine Wasserstoffwirtschaft und die Projektidee konnte keinen Investor überzeugen. Daher mussten die Forschungen an diesem spannenden Thema auf ein Minimum reduziert werden. Mit Einleitung der Energiewende wurden entsprechende Förderprogramme aufgelegt, die eine gezielte Untersuchung und Weiterentwicklung dieses Verfahrens ermöglichten. Auf der Suche nach Partnern zur Umsetzung der Idee konnten mit dem Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und ‑automatisierung und der STREICHER Anlagenbau GmbH & Co. KG kompetente Partner gewonnen werden.
Das Projekt erhielt den Titel: „HyPerFerment“
Hy (-drogen) = Wasserstoff
Per = durch
Ferment (-ation) = Gärung
Als Dunkelfermentation wird der anaerobe Gärungs- (Fermentations-) prozess bezeichnet, bei dem organische Substanzen (z.B. Kohlenhydrate, Proteine, Lipide) durch Bakterien zu Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) umgesetzt werden.
Dies erfolgt, im Unterschied zur Photofermentation durch Algen, ohne Licht und bei Temperaturen von 30 °C – 80 °C. Werden die Prozessbedingungen optimal gewählt, entsteht ein relativ sauberes Gasgemisch aus ~50 % H2 und ~50 % CO2, das kein Methan oder Störkomponenten wie z.B. Schwefelwasserstoff enthält.
Eine Vielzahl von Bakterien ist in der Lage, Wasserstoff zu produzieren, darunter obligate Anaerobier (Clostridien), fakultative Anaerobier (Escherichia coli und Enterobacter) und aerobe Mikroorganismen (Alcaligenes und Bacillus)
Da der biologische Abbau komplexer organischer Substanzen bei der Dunkelfermentation unvollständig ist und sich verwertbare Zwischenprodukte wie z.B. organische Säuren anreichern, ist es sinnvoll, den Prozess mit anderen Verfahren zu koppeln. Hier bietet sich die konventionelle Biogasproduktion an, bei der diese gebildeten Zwischenprodukte sowie weitere organische Substanzen zu CH4 und CO2 vergoren werden. Durch eine Kombination beider Prozesse können zahlreiche Synergien (Substrat, Logistik, Wärme, Wasser) genutzt und die Gesamtbilanz deutlich verbessert werden.
Download of the HyPerFerment concept including short explanations.
