Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosythese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen, Teilvorhaben: Normierung und Standardisierung der Beurteilung biologischer Methanisierungsprozesse und Anwendung auf den Rieselbett-Bioreaktor
Zeitraum
2017-07-01 – 2020-12-31
Bewilligte Summe
8.737,81 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6125E
Leistungsplansystematik
Strombasierte Erzeugung gasförmiger Energieträger [EA2741]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuer technologischer Möglichkeiten für den biologischen Methanisierungsprozess mit Archaeen. Dabei wird zum einen ein Rieselbett-Bioreaktor optimiert, simuliert und für die Hochskalierung vorbereitet. Zum anderen werden optimal geeignete Mikroorganismen selektiert und deren Verhalten und Eignung im Reaktor untersucht. In Versuchsreihen wird anschließend das Verhalten des entwickelten Systems im Labor und im Feldtest an einer bestehenden Power-to-Gas-Anlage getestet. Der Schwerpunkt des Beitrages der MicrobEnergy ist es, Normen und Kenngrößen festzulegen, die die Beurteilung der Effizienz und die Auswertung der Ergebnisse einer Methanisierungsanlage vereinheitlichen. Durch verfahrenstechnische Simulation sollen reaktorseitig energetisch optimale Betriebsparameter definiert und eine geeignete Elektrolyse-Technologie zur systematischen Integration des entwickelten Reaktorkonzeptes identifiziert werden. Es werden Archaeenstämme und Aufwuchsmaterialien zur Maximierung von Methanbildungsraten und Methananteil im Produktgas des Reaktors analysiert und bestimmt. Des Weiteren wird ein CFD-Simulationsmodell für die Stoffübertragung und die biologische Methanisierung erarbeitet. Es erfolgt der Aufbau und Testbetrieb des entwickelten Bioreaktors inklusive vollautomatisierter Leittechnik. Der Testbetrieb dient zur Bestimmung der Leistungsgrenzen mit unterschiedlichen Füllkörpern, die auf das Zusammenwirken mit den Archaeen optimiert sind. Es folgt der Versuchsbetrieb mit Mikroorganismen und Aufwuchskörpern. Die Ergebnisse werden standardisiert zusammengefasst und mit Werten etablierter Reaktorkonzepte verglichen. Abgeleitet daraus wird eine Verbesserung und Anpassung des Versuchsaufbaus, des Reaktordesigns und des Simulationsmodells angestrebt. Anschließend wird ein Feldversuch durchgeführt und nach Abschluss wird eine Analyse der Auswirkung des Reaktorbetriebs auf die ursprüngliche Anlage durchgeführt.
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