Gesteigerte Methanproduktivität während der anaeroben Vergärung durch Zugabe von CO2

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Konrad Koch; Dr. Michael Lebuhn; Dr. Daniela Polag
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320889444

Das Hauptziel des Projektes is die Identifizierung der Mechanismen, welche während der anaeroben Vergärung zu einer gesteigerten CH4 Produktion durch die Zugabe von CO2 führen. Dieser Effekt konnte innerhalb verschiedener Studien beobachtet werden. Jedoch existieren bisher nur Vermutungen bezüglich der zugrundeliegenden Mechanismen. Um die beobachteten Effekte zu verifizieren und um dieses bedeutende Potential für die Energieproduktion aus Abfällen und Klärschlämmen in Zukunft nutzen zu können, müssen die zugrundeliegenden Mechanismen vollständig entschlüsselt werden.Um die erwähnten Ziele erreichen zu können, ist ein interdisziplinärer Ansatz notwendig. Dieser beinhaltet den Einsatz stabiler Isotope als Schlüsselparameter zur Prozessidentifikation, Kenntnisse in der Prozesssteuerung bezüglich der Durchführung von kontinuierlichen Durchflussexperimenten sowie begleitende mikrobiologische Analysen.Um die Mechanismen der beobachteten Biokonversion zu identifizieren, ist der Aufbau zweier kontinuierlicher anaerober Vergärungstests geplant. Hierbei soll ein System mit CO2 angereichert werden, während das andere als Kontrolle dient. Die Reaktoren sollen mit Klärschlamm gefüllt werden, welches das Substrat mit dem größten Potential für die CO2-Anreicherung darstellt. Die Experimente sollen unter verschiedenen Belastungsszenarien durchgeführt werden, welche einen signifikanten Einfluss auf die Mechanismen der CH4 Produktion haben könnten. Während der Experimente sollen die Standardprozessparameter aufgezeichnet werden (TS, VS, COD, VFA, Alkalinität, pH Wert, Gaszusammensetzung und spezifische Gasproduktion). Zudem soll die Biozönose des Gärrestes anhand von aktuellen molekularbiologischen Methoden charakterisiert werden (z.B. real-time PCR auf DNA und mRNA Ebene). Um die Umwandlung von CO2 nach CH4 nachvollziehen zu können, sollen stabile Isotopentechniken während der Vergärungstests eingesetzt werden. Mit dieser leistungsstarken Methode lassen sich sowohl Vorläuferprodukte als auch spezifische Reaktionspfade während der Einbringung von CO2 rekonstruieren. Sind die zugrundeliegenden Mechanismen erst einmal verstanden, besteht der nächste Schritt darin, die gewonnen Ergebnisse in die Praxis zu übertragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Jörg Eckard Drewes; Professor Dr. Frank Keppler