Verbundvorhaben: HyPerFerment-II - Entw. eines mikrobiol Verfahrens und Erprobung einer Pilotanlage zur fermentativen Wasserstofferzeugung; Teilvorhaben Entw. und Integration einer Prozessführung sowie Optimierung anhand phys.opt Beziehungen für die Skalierung und Steuerung mikrobiol. H2-Erzeugungsprozesse.
Zeitraum
2020-10-01 – 2024-09-30
Bewilligte Summe
555.804,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3016C
Leistungsplansystematik
Biochemische Herstellung alternativer Kraftstoffe [EA2754]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Es wird die Erforschung eines mikrobiologischen Verfahrens zur Wasserstoffproduktion, eine industrielle Biotechnologie (weiße Biotechnologie), angestrebt. Der Gesamtprozess vom angelieferten Substrat bis zur Wasserstoffabgabe an den Endverbraucher soll dabei untersucht werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die kritische Erforschung und Implementierung eines regenerativen Verfahrens, bei dem durch einen speziellen mikrobiologischen Fermentationsprozess (Dunkelfermentation) Wasserstoff aus nachwachsenden (Rest- und Abfall-) Stoffen erzeugt wird. Dem wird mit den folgenden Hauptforschungsfeldern Rechnung getragen: • Reinkulturgewinnung, Testung und Adaptation von H2-produzierenden Bakterienstämmen, • Mikrobiologische Verfahrensentwicklung und -optimierung, • Entwicklung, Bau und Integration einer Pilotanlage, • Langzeitbetrieb, Modellierung und Optimierung der Prozessparameter. Dies umfasst im Detail die anlagenspezifische Auswahl der optimalen Kultur sowie eine Anpassung an die konkrete Substratzusammensetzung, die Simulation verschiedener Betriebszustände (Anfahren des Reaktors, Normalbetrieb, Kontamination mit Fremdkeimen, Substratdosierung, etc.) in einer Pilotanlage und die Auswirkungen der H2-Produktion auf die Methanogenese. Für die Anlagenentwicklung kommen innovative Ansätze wie hydraulische Durchmischung, alternatives Behälterdesign, integrierte Steuerungstechnik, sowie neuartiger Werkstoffe zum Einsatz. Die Simulation des Bio-Wasserstoff-Prozesses erfolgt auf Basis eines Physikalisch-Optimalen-Modells. Das Gesamtkonzept wird durch eine techno-ökonomische Analyse untersucht, um die Übertragbarkeit auf weitere Standorte evaluieren zu können.