Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen; Teilvorhaben: Konzeption und Konstruktion eines Rieselbettraktorprozesses zur dyn. biol. Methanisierung mit Archaeen - Unters. und Opt. des Betr.-Verh. - Gesamtprojektleitung'
Zeitraum
2017-07-01 – 2020-12-31
Bewilligte Summe
291.150,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6125A
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 der OTH liegt auf der Untersuchung von konzeptionellen und konstruktiven Fragestellungen, wie bspw. die Identifizierung geeigneter Füllkörper und optimaler Werkstoffe. Durch verfahrenstechnische Simulation reaktorseitig sollen energetisch optimale Betriebsparameter definiert und eine geeignete Elektrolyse-Technologie zur systematischen Integration des entwickelten Reaktorkonzeptes identifiziert werden. Es werden Archaeenstämme und passende Aufwuchsmaterialien zur Maximierung von Methanbildungsraten und Methananteil im Produktgas des Reaktors analysiert und bestimmt. Desweiteren 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 der Reaktorkonzepte verglichen. Abgeleitet daraus wird eine Verbesserung und Anpassung des Versuchsaufbaus, des Reaktordesigns und des Simulationsmodells angestrebt. Anschließend wird ein Feldversuch in Ibbenbüren (Nordrhein-Westfalen) durchgeführt und nach Abschluss wird eine Analyse der Auswirkung des Reaktorbetriebs auf die ursprüngliche Anlage durchgeführt.
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