BMWi-Projekt: ORBIT

BMWi-Projekt ORBIT – Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen, Teilvorhaben: Auslegung, Konstruktion und Simulation eines Rieselbettreaktors für die biologische Methanisierung

 Das BMWi-geförderte Projekt geht der Forschungsfrage nach, wie die biologische Methanisierung im Rieselbettreaktor soweit optimiert werden kann, dass sie eine für die Industrie eine Möglichkeit zur Aufwertung von Elektrolysewasserstoff zu Methan darstellt.

Förderkennzeichen: 03ET6125B

Laufzeit: Juli 2017 – Dezember 2020

Stromgewinnung aus erneuerbaren Quellen ist ein wichtiger Teil der Energiewende und des Klimaschutzes. Doch mit der Erzeugung von grünem Strom entsteht die Herausforderung wachsenden Speicherbedarfes. Ein möglicher Speicherweg ist die Speicherung des Stromes mittels Elektrolyse zu Wasserstoff (Power-to-Gas) mit Aufwertung zu einspeisefähigem Methan. Damit kann die gesamte Erdgasinfrastruktur zum Speichern des „grünen Methans“ genutzt werden und sowohl zur Strom- als auch zur Wärmegewinnung genutzt werden. ORBIT betrachtet die gesamte Prozesskette der Speicherung mit dem Schwerpunkt der Methanisierung. Diese geschieht über den innovativen Ansatz der biologischen Methanisierung.

Die biologische Methanisierung funktioniert mit Hilfe von Mikroorganismen, sogenannte Archaeen. Die Archaeen produzieren als Stoffwechselprodukt über die Methanogenese Methan. Diese leben in der Flüssigphase bei moderaten Bedingungen (T=30-110°C) und Drücken ab 1 bar unter anaeroben Bedingungen. Deshalb muss der Reaktor sauerstofffrei sein und die Edukte Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid in Lösung gebracht werden. Dabei ist insbesondere die Lösung der Gase Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid ein limitierende Faktor der biologische Methanisierung, weshalb im Projekt Orbit ein Rieselbettreaktor gebaut wird.

Dafür wird ein speziell für die Anforderung und in ganzheitlicher Betrachtung zwischen Biologie, Verfahrenstechnik und Anlagenbau ein 50-Liter-Rieselbettreaktor konzipiert und aufgebaut. Dieser wird hydrodynamisch getestet und optimiert und mit speziell selektierten Mikroorganismenstämmen betrieben. Erst als Forschungsreaktor und in der Endphase im Versuchsbetrieb am Power-to-Gas Standort Ibbenbüren. Dort wird die ORBIT-Anlage an einen Elektrolyseur gekoppelt und das produzierte Methan in das DP16 Erdgasnetz eingespeist.

Aktueller Stand:

Die Anlage wurde erfolgreich in Nürnberg getestet und an unseren Projektpartner in Regensburg geliefert und angeschlossen. Das Ziel die Anlage im Dauerbetrieb zu testen und im kontinuierlichen Betrieb einspeisefähiges Methan (Reinheit größer 91%) zu erzeugen ist in Regensburg gelungen. Im September 2020 wurde die Anlage an den Industriestandort nach Ibbenbüren verlegt und an einen Elektrolyseur gekoppelt. Im Oktober wurde die Anlage offiziell von Ministerin Karliczek eröffnet. Kurze Zeit später konnte grünes Methanaus der Anlage in das Erdgasnetz eingespeist werden und die funktionsweise des Reaktors unter Industriebedingungen im Feldtest final gezeigt werden.

Ansprechpartner:

Tobias Weidlich, M. Sc.

Department Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI)
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik