Direktvergärung von Biomasse macht‘s möglich
Das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF bietet im Projekt „HyPerFerment“ (siehe solarify.eu/kombinierte-produktion-von-gruenem-wasserstoff-und-biogas) eine bedarfsgerechte, dezentrale und modulare Lösung zur Produktion und Verteilung von grünem Wasserstoff (siehe Medienmitteilung vom 02.04.2020). Um gemeinsam mit der Streicher Anlagenbau GmbH & Co. KG und dem Biotechnologieunternehmen MicroPro GmbH in Gommern bei Magdeburg das Konzept der Wasserstofffabrik voranzutreiben, entwickelten die Forscher modular erweiterbare Teilkomponenten, die – miteinander vernetzt – in Gewerbe- und Industrieparks realisiert werden. Durch den Einsatz spezieller Bakterienkulturen und einer innovativen Prozessführung ist es dem MicroPro-Labor im Projekt HyPerFerMent gelungen, Wasserstoff direkt aus organischen Reststoffen zu produzieren.
Biogasanlage bei Nauen, Brandenburg – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Abhängig von den Gegebenheiten vor Ort werden für die Erzeugung des Wasserstoffs nämlich elektro- oder biochemische Verfahren eingesetzt. „Es ist nicht überall möglich, Wind- und Photovoltaik-Anlagen zu bauen. Wir setzen auf standortabhängige Lösungen und nutzen gegebenenfalls Biogasanlagen für die Produktion“, sagt Torsten Birth vom Fraunhofer FHH. Dfür wurde nach einjähriger intensiver Forschung ein effektives Fermentationsverfahren zur kontinuierlichen Produktion von grünem Wasserstoff entwickelt und erfolgreich im Technikumsmaßstab getestet. Unnötige Energieverluste durch zusätzliche Umwandlungsschritte, wie bei der Elektrolyse oder Reformierung treten hierbei nicht auf. So können nach Abtrennung von Kohlendioxid aus einer Tonne organischer Reststoffe 8 – 15 kg reiner Wasserstoff gewonnen werden. Eine Anlage mit einem Volumen von 1.500 m3 kann mit diesem Verfahren die erforderliche Wasserstoffmenge für den Betrieb von ca. 1.400 Brennstoffzellenfahrzeugen produzieren. (Jahresfahrleistung gem. DIW: 15.000 km) Damit kann diese nachhaltige Technologie einen Beitrag zum Aufbau eines dezentralen Wasserstoff-Tankstellennetzes für Brennstoffzellenfahrzeuge leisten. Gleichzeitig können mit einer solchen Anlage ca. 3.500 t reines Kohlendioxid pro Jahr abgetrennt und für andere Prozesse (z.B. Lebensmittelindustrie) bereitgestellt werden.
Im Projekt HyPerFerMent I erzeugt das Fraunhofer IFF gemeinsam mit der MicroPro GmbH und der Streicher Anlagenbau GmbH & Co. KG regenerativen Wasserstoff aus Biomasse. Durch ein spezielles Gärungsverfahren, ähnlich dem der Biogasproduktion, und unter Einsatz bestimmter Mikroorganismen könnte direkt aus organischen Reststoffen Wasserstoff erzeugt werden. Als Stoffwechselprodukt bestimmter Bakterien entsteht ein Gasgemisch aus H2 und CO2 mit 50 bis 60 Prozent Wasserstoffgehalt, das durch nachfolgende CO2-Abtrennung problemlos aufgereinigt werden kann. „Die fermentative Erzeugung von Biowasserstoff wird künftig eine wichtige Rolle bei der dezentralen Produktion des Energieträgers spielen“, sagt Birth. Aktuelle Zahlen zeigen, dass die derzeit eingesetzte Maissilage genutzt werden kann, ohne die nachfolgende Biogasproduktion negativ zu beeinflussen. Daneben wird die Verwertbarkeit organischer Produktionsreststoffe (z.B. Apfeltrester, Permeatmelasse, Kleie) untersucht.
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