Methanog. Prozess – Entwicklung eines ökonomisch optimierten Prozesses 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 1) mit den Zielen der Entwicklung eines optimierten Prozesses hinsichtlich volumetrischer Produktivität sowie Sicherstellung der Robustheit für Langzeitoperation sowie während dynamischer Prozessbedingungen und variierender Eduktgaskonzentrationen. Methodisch ist die Kompetenz verschiedenster Disziplinen, vor allem Mikrobiologie und Bioprozesstechnologie, entscheidend für den Projekterfolg. Der Doktorand MMag S. Rittman ist Mikrobiologe und hat sich langjährig auf extremophile und anaerobe Mikroorganismen für innovative Produkte fokussiert. Um die angestrebte Optimierung durchführen zu können, werden eine integrierte, automatisierte und quantitative Prozessumgebung eingesetzt. 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 interessiert ist. Für die Stammcharakterisierung und Analyse der Inhibitoren wird eine hoch kontrollierte Prozessführung angestrebt, für hohen Durchsatz werden darin dynamische Experimente ausgeführt. Dieser Projektteil, der ebenfalls durch das Themengebiet 2 erfolgreich vermessene Realgase vermisst, soll die spezifische Methanproduktionsrate auf über 50 mmol/g/h, sowie die Biomassekonzentration auf über 20 g/l etablieren, sowie den Nachweis über eine langfristig robusten und dynamisch belastbaren Prozess erbringen. Die dafür identifizierten Einflussgrößen werden für die Optimierung der Produktqualität mit Realgasen ins Themengebiet 2 übergeben. Ebenso soll die generische Anwendbarkeit der Methoden der TU Wien auf neue anaerobe Prozesse der erneuerbaren Energien demonstriert werden.