Methanog.Portfolio – Entwicklung eines optimierten Anwendungsportfolio der biologischen Methanogenese

CO2 Emissionen werden in ursächlichen Zusammenhang mit Klimaveränderungen gebracht. Andererseits müssen die Formen der erneuerbaren Energien (z.B. aus Wind oder Solarenergie) in eine speicherbare Form überführt werden. Die Problemstellung des Projektes ist die Entwicklung eines robusten und ökonomisch wettbewerbsfähigen Verfahrens für den Aufbau des etablierten Energieträgers Methan mit CO2 Bindung und der Möglichkeit der Speicherung von Wind- und Solar-Strom. Natürlich muss der Nachweis der Machbarkeit des Verfahrens mit realen Abgasquellen erbracht werden. Das exotherme Verfahren benutzt Miroorganismen unter anaeroben Bedingungen für die direkte Umwandlung von CO2 mit Wasserstoff zu Methan (biologische Methanogenese) und kann daher als Verfahren der Biomassenutzung der 4. Generation eingestuft werden. Die Vorprojekte haben die grundsächliche Eignung der biologischen Methanogenese auch mit der Aufwertung des Realgases Biogas gezeigt. Es gilt nun diese Arbeiten für einen ökonomisch optimierten Prozess auszubauen (Themengebiet 1) sowie den Prozess für verschiedenste Realgasquellen zu charakterisieren (Themengebiet 2). Diese beiden Themengebiete werden in zwei verflochtenen und interdisziplinären Projekten mit zwei Doktoranden behandelt. Dieser Projektantrag behandelt Themengebiet 2) mit den Zielen der Entwicklung eines robusten Anwendungsportfolios für verschiedenste Realgasquellen mit optimierter Produktqualität und dessen Prozessdesign skalierbar ausgeführt werden kann. Methodisch ist die Kompetenz verschiedenster Disziplinen, vor allem Mikrobiologie und Bioprozesstechnologie entscheidend für den Projekterfolg. Der Doktorand DI Arne Seifert ist Bioprozesstechnologe und hat bereits andere Prozesse quantitativ im gleichen Forschungsbereich optimiert und hat Auswertemethodologien entwickelt. Weiters besitzt die TU Wien eine Technologie zur effizienten Prozessentwicklung in der neue Methoden der Datenauswertung und Prozessführung zum Einsatz kommen, die die TU Wien europaweit differenziert und woran der Finanzierungspartner Greentech zur Beschleunigung der Bioprozessentwicklung. Um die angestrebte Optimierung durchführen zu können, werden eine integrierte, automatisierte und quantitative Prozessumgebung eingesetzt. Für die Erarbeitung der besten Bedingungen für den Umsatz der Realgasquellen zu hoher Produktivität wird eine hoch kontrollierte Prozessführung angestrebt, dabei werden die möglichen inhibitorischen Effekte durch gezielte quantitative Einspeisung der Realgase sichtbar gemacht. Die weitere Optimierung der Produktqualität wird durch die Analyse des Stofftransports erreicht, wodurch Eduktgasüberschüsse minimiert werden können. Die Skalierbarkeit des so optimierten Anwendungsportfolio der biologischen Methanogenese wird durch parallel durchgeführtes Prozessdesign mittel Engineering-Dokumenten erreicht. Dieser Projektteil formuliert Application Notes für die verschiedenen Realgas-Applikationen mit CO2 Quellen wie Biogas, Emissionsgas nach CO2 Wäsche sowie CO2 aus chemischer Industrie und hat die aus dem Themengebiet 1 übernommenen Einflussgrößen für die Optimierung erfolgreich auf die Realgasanwendungen umgesetzt und direkt verwertbare Produktqualität erreicht. Ebenso soll die generische Anwendbarkeit der Methoden der TU Wien auf neue anaerobe Prozesse der erneuerbaren Energien demonstriert werden.