Erzeugung von Wasserstoff durch Fermentation (Projekte HyPerFerment und HyPerFerment II)

Entwicklung eines mikrobiologischen Verfahrens zur fermentativen  Wasserstofferzeugung und -bereitstellung (HyPerFerment) 

• Status quo: Es fehlt an dezentralen Wasserstoffinfrastrukturen zur Bereitstellung für Mobilitätsanwendungen auf Basis biologischer Prozesse
• Entwicklungsziel: Mikrobiologische Verfahrensentwicklung zur fermentativen Wasserstofferzeugung und –bereitstellung an Biogasanlagen
• Forschung und Technologie: Entwicklung einer innovativen Prozessführungsowie Optimierung anhand physikalisch Optimaler Beziehungen sowie wissenschaftliche Begleitung der Gasaufbereitung und Verwertung

Optimierung und Skalierung mikrobiologischer Wasserstofferzeugung (HyPerFerment II)

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.