Das Projekt

BioTecH₂ ist die Antwort auf die Herausforderungen einer nachhaltigen Energie- und Rohstoff­ver­sorgung und unterstützt die Verwirklichung einer Wasserstoffwirtschaft. Konkret wird im Rahmen des Projekts aus biogenen Reststoffströmen und Abwässern Biowasserstoff erzeugt. Das Verfahren wird als dunkle Fermentation bezeichnet.

Dunkle Fermentation (Biowasserstofferzeugung): Das Verfahren beschreibt die fermentative, anaerobe Umwandlung von organischem Substrat in Bio-Wasserstoff. Es handelt sich um einen komplexen Prozess, der sich durch verschiedene Gruppen von Bakterien manifestiert. Diese Mikroorganismen bilden eine Reihe von biochemischen Reaktionen in drei Prozessschritten. Dieser Prozess ähnelt dem der Biogaserzeugung, welcher sich jedoch durch einen zusätzlichen vierten Prozessschritte unterscheidet. Da im letzten Schritt Wasserstoff verbraucht und Methan erzeugt wird, ist dieser für die dunkle Fermentation nicht wünschenswert. Deshalb werden durch Eingriffe auf die Verfahrensweise und Prozessbedingungen, die Reaktionen manipuliert, sodass Biogasbildende Reaktionen nicht stattfinden. Darüber hinaus unterscheidet sich die dunkle Fermentation von der Photofermentation dadurch, dass sie ohne das Vorhandensein von Licht abläuft.

Die Biowasserstofferzeugung, beschreibt aktuell den ökologischsten und nachhaltigsten Erzeugungsweg für Wasserstoff. Das Verfahren nutzt ausschließlich erneuerbare Biomassen und Reststoffe zur Wasserstoff­erzeu­gung und kann durch Restwärme (37-55 °C) betrieben werden. Industrielle Verfahren zur Wasserstofferzeugung, wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder der Dampfreformierung werden hingegen sehr energieintensiv, bei Temperaturen bis zu 1.700 °C sowie Drücken bis zu 300 bar, betrieben und nutzen fast ausschließlich fossile Brennstoffe. Das Projekt bietet deshalb die die Chance, der Wasserstoffwirtschaft in Zukunft einen regenerativen und nach­haltigen Erzeugungsweg hinzuzufügen.

Wasserstoff wird in der Industrie auf folgenden Wegen genutzt:

• Biokraftstofferzeugung (Bioethanol) oder direkt in Brennstoffzellen-Fahrzeugen
• Erneuerbares Erdgas erzeugt aus CO₂ mittels biogener Methanisierung
• Zur kurzfristigen Bereitstellung in H₂– und Erdgasspeichern
• Bio-Ammoniak und Bio-Methanol Herstellung
• Direkte Einspeisung ins Erdgasnetz
• Direkte Verstromung in Blockheizkraftwerken

Das Biowasserstoffverfahren ermöglicht die Bereitstellung von Wasserstoff für jeden dieser Nutzungs­pfade. Das Verfahren liefert Flexibilität, Vielfallt und ermöglicht die Vernetzung der Sektoren der Energiewirtschaft: Strom, Wärme und Mobilität. Im Kontext der Sektorenkopplung werden Synergie­effekte genutzt und die Unabhängigkeit von fossilen Brenn- und Rohstoffen garantiert. Durch die Möglichkeit der Reststoffnutzung können Energie- und Stoffkreisläufe geschlossen werden, weshalb sich die Technologie ideal in das Konzept der Circular Economy integrieren lässt.

Ziel des Projekts ist es abschließend, das Verfahren weiter zu entwickeln, sodass die Auslegungsdaten für eine großtechnische Implementierung des Verfahrens gesammelt werden können.