Im neu gestarteten Projekt BEFuel will ein interdisziplinäres Konsortium koordiniert von Fraunhofer Umsicht aus Abgasen und Abwässern E-Treibstoffe und Biotenside für die Industrie herstellen. Im Fokus steht die gekoppelte bioelektrochemische Produktion – also die Kombination von elektrochemischer Synthese und biotechnologischer Synthese durch Mikroorganismen.

Für die mit erneuerbarer Energie betriebene Elektrolyse wollen die Forscher:innen zwei unterschiedliche Abfallströme nutzen. An der Anode kommt Rohglyzerin zum Einsatz, ein Abfallstoff aus der Biodieselproduktion. Die Oxidationsprodukte können Mikroorganismen als Nährstoffe verwerten, um Biotenside zu bilden. An der Kathode setzen die Forschenden auf Abwässer einer Kläranlage. Hier entsteht zunächst grüner Wasserstoff, den die Mikroorganismen als Energieträger nutzen, um in einem ersten Schritt Kohlenstoffdioxid zu fixieren und in einem zweiten Schritt organische C6- und C8-Säuren zu produzieren. Diese können als Ausgangsstoffe für die Herstellung von Biodiesel und Biogas dienen. Daher trennt man sie durch eine spezielle Membrantechnik ab und reichert ist an.

E-Treibstoffe aus Abgasen und Abwässern durch einzigartige Kopplung elektrochemischer Prozesse

„Diese Kopplung bioelektrischer Systeme für die gleichzeitige Biokonversion mehrerer Abfallströme ist einzigartig“, sagt Projektkoordinator Daniel Siegmund von Fraunhofer Umsicht. „Sie ermöglicht die parallele Produktion mehrerer hochwertiger Güter, senkt die Betriebskosten und erhöht gleichzeitig die Energieumwandlungseffizienz.“ Weitere Vorteile: Das neue System ist sowohl unabhängig von Importen als auch dezentralisiert möglich. Zudem verwertet man durch die Einbindung an bestehende Klärwerke, die CO₂ aus Rauchgasen oder Biogasen sowie Nährstoffe für das Wachstum der Biomasse bereitstellen können, Nährstoffe aus heimischen Abwässern und organischen Abfällen wieder.

Für die Umsetzung zeichnet ein Team aus unterschiedlichen Partnern verantwortlich und ermöglicht das Zusammenspiel zwischen Elektrolyse, biotechnologischer Verarbeitung und Produktisolierung sowie ökonomischer und ökologischer Bewertung. Neben dem Fraunhofer Umsicht sind das die Ruhr-Universität Bochum mit verschiedenen Lehrstühlen, die Solarspring GmbH, die Emschergenossenschaft und das Institut für Automation und Kommunikation. Dabei wird der Erfolg durch eine umfassende Bewertung des Prozesses gemessen. Neben Treibhausgasemissionsbilanzen und Kostenberechnungen umfasst sie auch soziale und vor allem ökologische Aspekte, um das Potenzial für eine kurzfristige industrielle Anwendung nach Projektabschluss zu ermitteln.

Quelle: Fraunhofer Umsicht | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH