BMWi-Projekt: ORBIT II

BMWi-Projekt ORBIT II – Erweiterung eines hocheffizienten Rieselbett-Bioreaktors und Optimierung der Methanisierungsanlage für den kommerziellen industriellen Einsatz

Teilvorhaben: Konzeptionierung und Betrieb eines 5-L-Rieselbettreaktors, Versuchsbegleitung und Auswertung von ORBIT-Demo sowie Auslegung und Up-Scale einer PtG-Anlage

Im BMWi-Projekt ORBIT II setzen wir die Arbeiten des Projekts ORBIT gemeinsam mit den Partnern Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Universität Regensburg, ostermeier H2ydrogen Solutions GmbH und Schott AG fort, um mithilfe des hocheffizienten Rieselbett-Bioreaktors und seines anlagentechnischen Zwillings für den Technikumsbetrieb das Potenzial der Nutzung industrieller Abgase als CO2-Quelle für die biologische Methanisierung zu bestimmen. Unter Verwendung der Ergebnisse dieser Untersuchungen wird ein up-scale des Rieselbett-Bioreaktors für den kommerziellen Einsatz simulativ vorgenommen.

 

Förderkennzeichen: 03EI3050B

Laufzeit: 01.12.2021 – 30.11.2024

Das Vorhaben ist eine direkte Fortführung des BMWi-Projekts ORBIT („Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas Anlagen“). Die Systemintegration und Kostensenkung von Power-to-Gas Anlagen sowie die Nutzung von biogenen Abfallstoffen (Abgasen) als Eduktgase für die Methanisierung werden als übergeordnete Ziele des interdisziplinären Konsortiums verfolgt.

Ziel des Vorhabens ist die Erweiterung eines Rieselbett-Bioreaktors (ORBIT-Demo) für die biologische Methanisierung mit Archaeen um Elektrolyseur, Gasaufbereitung und Gasspeicherung inkl. notwendiger Peripherie. Ein PEM-Elektrolyseur wird hierfür speziell angepasst und umfangreich untersucht.
Für den Einsatz im Bioreaktor werden neue glasbasierte Füllkörper entwickelt, hergestellt und untersucht. Parallel zu den Untersuchungen in ORBIT-Demo wird ein Zwilling (ORBIT‑Twin) im 5 L-Maßstab aufgebaut, an dem weitere Untersuchungen stattfinden.
Die Gesamtanlage ORBIT-Demo wird mit verschiedenen Bio- oder Abgasen aus Industrieprozessen als CO2-Quelle betrieben. Es werden methanogene Kulturen identifiziert, die für die verschiedenen Gase geeignet sind und hohe Umsatzraten erzielen. Abschließend wird die Anlage in einem Feldtest am Klärwerk in Pfaffenhofen a. d. Ilm eingesetzt.

Basierend auf den Ergebnissen in ORBIT-Twin und ORBIT-Demo wird eine aufskalierte Anlage (ORBIT‑Industry) entsprechend der Erfordernisse der identifizierten Industriebranchen ausgelegt und simuliert.

Der Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik hat in diesem Vorhaben das vorrangige Ziel aus der Geometrie des ORBIT-Demo einen „Labor-Zwilling“ im 5 L-Maßstab (ORBIT-Twin), aufzubauen. Mit diesem Reaktor sollen Voruntersuchungen und Parameterstudien hinsichtlich optimaler Kombination von Füllkörpern und Kulturen für ORBIT-Demo durchgeführt werden. Ziel des EVT ist es, den Prozess der biologischen Methanisierung im Rieselbettreaktor unter Berücksichtigung der variablen industriellen Eduktgase und verschiedener Füllkörpern‑Kultur‑Kombinationen zu optimieren. Hierfür soll zudem ein KI‑basiertes Regelungssystem implementiert werden, das auf Veränderungen relevanter bio‑chemischer Kenngrößen reagieren kann.

Zusätzlich unterstützt der EVT die Adaption des ORBIT-Demo an die Industrieanlage. Hierfür werden Steuerung und. Regelung von ORBIT-Demo erweitert, automatisiert und in die Leittechnik am Industriestandort integriert. Ein weiterer Fokus liegt auf der Auswertung der Betriebsdaten von ORBIT-Demo und dem folgenden simulativen Upscale hin zu ORBIT-Industry.

 

Ansprechpartner:

Lucas Schindhelm, M. Sc.

Department Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI)
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik