BMWi-Projekt: Ash-to-Gas

BMWi-Projekt Ash-to-Gas – Mikrobielle Biomethan-Erzeugung mit Wasserstoff aus der thermischen Vergasung von Biomasse mit Nährstoffen aus Vergasungsrückständen

Im BMWi-Projekt Ash-to-Gas wird die Kopplungsmöglichkeit eines allothermen Wasserdampfvergasers mit der biologischen Methanisierung untersucht, um so Methan aus Biomasse zu gewinnen.

Förderkennzeichen: 03KB097C

Laufzeit: 15.12.2014 – 31.05.2018

Die biologische Methanisierung ist ein wichtiger Eckpfeiler, um fossile Energieträger auf Dauer durch erneuerbare Energieträger zu ersetzen. Unter biologischer Methanisierung versteht man die Umwandlung von biogenen Roh- und Reststoffen zu Methan durch bestimmte Mikroorganismen.

Die meisten Biogasanlagen liefern ein Produktgas, das hauptsächlich aus Methan und Kohlenstoffdioxid besteht. Einspeisefähiges Erdgas entsteht zum Beispiel dadurch, dass das Nebenprodukt Kohlenstoffdioxid durch Gaswäsche abgetrennt wird. Ein neuer Ansatz besteht darin, dieses Kohlenstoffdioxid durch den Stoffwechselvorgang der Methanogenese in Methan umzuwandeln. Durch Zugabe von Wasserstoff in einen weiteren Fermenter, beginnen bestimmte Stämme von Bakterien und Archaeen damit, aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid Methan zu bilden. Diese Methode findet dabei im Rahmen von Power-to-Gas-Anlagen Verwendung. Ein ähnlicher Ansatz ergänzend dazu besteht darin, dass Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid durch die Biomasseumsetzung, beispielsweise mit dem Heatpipe-Reformer oder TCR®-Prozess bereitgestellt werden. Das Produktgas wird in einem nachgeschalteten Fermenter methanisiert. Der wesentliche Vorteil, aber gleichzeitig auch die wesentliche Herausforderung dieser Methode besteht darin, die Nährstoffe für die Mikroorganismen durch die Asche des Vergasers bereitzustellen. Ein grundsätzliches Schema der Kopplung zwischen Vergasung und biologischer Methanisierung ist in Abbildung 1 zu sehen.

 

Das Projekt Ash2Gas wird in einer Kooperation mit dem Start-Up Unternehmen Micropyros und dem Institut Fraunhofer UMSICHT umgesetzt (s. unten: Projektpartner). In Kooperation mit den Projektpartnern wird ein mobiler Fermenter gebaut und in einen allothermen Vergaser am Lehrstuhl integriert. Der Proof of Concept wird an einer TCR^®-Anlage bei Fraunhofer UMSICHT durchgeführt. Die Nährstoffzufuhr wird dabei entweder durch direkte Zufuhr der Aschepartikel aus dem Vergaser bzw. Koks aus dem TCR^®-Verfahren gewährleistet, oder durch separates Anmischen eines Slurrys.

Mit diesem Konzept sollen die Mikroorganismen allmählich an das Produktgas des Vergasers bzw. des TCR^®-Verfahrens gewöhnt werden. Die Versuche werden mit einem lignocellulosehaltigen Feedstock aus Holz, Stroh und Straßenbegleitgrün durchgeführt. Dabei wird beobachtet, wie viel Kohlenstoffmonooxid und höherwertige Kohlenwasserstoffe dabei umgesetzt werden können. Gleichzeitig soll untersucht werden, inwieweit Schwermetalle (Quecksilber, Chrom, Blei, Cadmium) im Fermenter durch einen Biofiltereffekt angereichert werden können. Dadurch bietet sich die Möglichkeit diese sicher zu deponieren und dem Kreislauf zu entziehen.

 

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