Phase 1

Projektlaufzeit:
Gefördert durch:
Investitionsvolumen:
15.07.2019 – 14.07.2021
Investitionsbank Sachsen-Anhalt, EFRE
ca. 900.000 €

HyPerFerment I

Wasserstoff durch Fermentation

Mit der anae­ro­ben Fer­men­ta­ti­on durch Mikro­or­ga­nis­men steht neben der elek­tro­ly­ti­schen Was­ser­stoff­ge­win­nung eine wei­te­re, bis­lang wenig beach­te­te Alter­na­ti­ve zur bio­lo­gi­schen Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on zur Verfügung.

Der auch als „Dun­kel­fer­men­ta­ti­on“ bezeich­ne­te Pro­zess der Was­ser­stoff­gä­rung wird vor­zugs­wei­se in bestehen­de Bio­gas­an­la­gen (BGA) inte­griert, um Syn­er­gien (Sub­stra­te, Pro­zess­wär­me, Flu­id­strö­me) best­mög­lich zu nut­zen. Im Bio­gas­sek­tor exis­tie­ren bereits dezen­tra­le Struk­tu­ren, deren ener­ge­ti­sche und stoff­li­che Ver­wer­tungs- sowie Nut­zungs­pfa­de poten­ti­ell um eine Was­ser­stoff-Pro­duk­ti­ons­stu­fe erwei­tert wer­den könn­ten. Die stö­rungs­freie Ein­bin­dung des neu­en Ver­fah­rens in eine bestehen­de Bio­gas­an­la­ge stellt dabei eine der gro­ßen Her­aus­for­de­run­gen für das For­schungs­pro­jekt dar.
In einer ers­ten Pro­jekt­pha­se von „HyPer­Fer­ment“ ist daher die Erfor­schung und Eta­blie­rung des Ver­fah­rens zur mikro­biel­len Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on geplant. Dazu wird der Gesamt­pro­zess von der Sub­strat­aus­wahl, über die mikro­biel­le Ver­gä­rung zu Was­ser­stoff, bis zur Auf­rei­ni­gung und Abga­be an den End­ver­brau­cher untersucht.

Die Arbei­ten beschrän­ken sich hier­bei auf Recher­chen, ers­te Labor­ver­su­che, Simu­la­tio­nen, Anla­gen­pla­nun­gen und Berech­nun­gen.
Grund­la­ge des Ver­fah­rens bil­den was­ser­stoff­pro­du­zie­ren­de Bak­te­ri­en­stäm­me, deren Anrei­che­rung, Iso­la­ti­on und Tes­tung im Zen­trum der Arbei­ten der Micro­Pro ste­hen. Für die Fer­men­ta­ti­on wer­den ther­mo­phi­le Mikro­or­ga­nis­men ein­ge­setzt, die sich durch hohe Was­ser­stoff­bil­dungs­ra­ten und Pro­zess­sta­bi­li­tät aus­zeich­nen. Die Bak­te­ri­en­stäm­me wer­den auf unter­schied­li­chen Sub­stra­ten getes­tet und die jewei­li­gen Fer­men­ta­ti­ons­be­din­gun­gen im Labor­maß­stab opti­miert. Neben land­wirt­schaft­li­chen Rest­stof­fen wird auch der Ein­satz von orga­ni­schen Pro­duk­ti­ons­ab­fäl­len, Klär­schlamm, Gras­schnitt oder Gül­le untersucht.

Die Fir­ma Strei­cher über­nimmt die Anla­gen­pla­nung für das bio­tech­no­lo­gi­sche Ver­fah­ren. Ziel ist die Ent­wick­lung und Umset­zung eines inno­va­ti­ven Fer­men­ta­ti­ons­kon­zep­tes durch Kon­zi­pie­rung eines effi­zi­en­ten Fer­men­ter­de­signs, durch wel­ches eine opti­ma­le Was­ser­stoff­aus­beu­te zu errei­chen ist. Die dafür not­wen­di­gen Anla­gen­kom­po­nen­ten sind mit­tels Detail-Engi­nee­ring zu ent­wi­ckeln, zu tes­ten und zu opti­mie­ren. Da geplant ist, die Pilot­an­la­ge in eine bestehen­de Bio­gas­an­la­ge zu inte­grie­ren, müs­sen alle Schnitt­stel­len abge­stimmt und die Anla­ge in den Betriebs­ab­lauf ein­ge­bun­den wer­den. Zusam­men mit dem Fraun­ho­fer IFF sol­len Para­me­ter für eine spä­te­re Umset­zung einer Sca­le-up-Ver­si­on der Pilot­an­la­ge erar­bei­tet werden.

Das Fraun­ho­fer IFF über­nimmt im Rah­men des Pro­jek­tes die wis­sen­schaft­lich-tech­ni­sche Beglei­tung und unter­stützt die Ent­wick­lung einer inno­va­ti­ven Pro­zess­füh­rung sowie die Opti­mie­rung anhand phy­si­ka­lisch-opti­ma­ler Bezie­hun­gen. Mit­tels off­line-Detail­ana­ly­sen wird ver­sucht, eine Vor­her­sa­ge für die Gas­qua­li­tät zu gene­rie­ren, um in Fol­ge des­sen eine Ver­rin­ge­rung der Inves­ti­ti­ons­kos­ten zu errei­chen. Die Arbeits­schwer­punk­te lie­gen im Bereich der Aus­wer­tung und Qua­li­täts­si­che­rung, sowie Beglei­tung der Gasreinigung.

Unter­stüt­zung erfolgt zudem bei der Aus­wahl, Aus­le­gung und Inte­gra­ti­on von Kom­pres­sor, Spei­cher und Betan­kung. Durch eine tech­no-öko­no­mi­sche Bilan­zie­rung des Gesamt­pro­zes­ses wird der Pro­zess abschlie­ßend opti­miert, Poten­tia­le geho­ben und die Ska­lier­bar­keit bewer­tet.
Die Part­ner wer­den gemein­sam Betriebs- und Ver­wer­tungs­kon­zep­te ent­wi­ckeln und das Nut­zungs­po­ten­ti­al des Ver­fah­rens für die Umset­zung an Bio­gas­an­la­gen in Sach­sen-Anhalt und Deutsch­land untersuchen.