Das Projekt

Seit lan­gem ist bekannt, dass Was­ser­soff unter bestimm­ten Pro­zess­be­din­gun­gen durch bak­te­ri­el­le Ver­gä­rung orga­ni­scher Sub­stra­te gebil­det wer­den kann.
Die­ser, auch als „Dun­kel­fer­men­ta­ti­on“ bezeich­ne­ten Pro­zess, ist die Grund­la­ge des For­schungs­pro­jek­tes „HyPer­Fer­ment“.

Die Idee:

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

 

HyPerFerment, Anlage, 2 Phasen, Fermentation, Schema

Quel­le: Fraun­ho­fer IFF

 

 

Die Dunkelfermentation:

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.