Weiße Biotechnologie zur Wasserstoffsynthese: Entwicklung von Verfahrensgrundlagen zur Gewinnung biogenen Wasserstoffes in neuartigen Photobioreaktoren durch eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe
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Die TU Dresden richtet zum 1. August 2012 eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe „Biogener Wasserstoff“ ein. Die Wissenschaftler wollen eine neuartige Technik für die Herstellung von Wasserstoff mit Bakterien und Algen entwickeln. Die Umwandlung von Wasserstoff in Energie erfolgt CO2-neutral und spielt daher eine entscheidende Rolle im Energie-Mix der Zukunft. Das Projekt wird mit 1,7 Mio. Euro über den Europäischen Sozialfond (ESF) gefördert. Die ingenieurwissenschaftliche Forschung zur Technologieentwicklung in diesem Bereich ist bisher einmalig.
Wasserstoff (H2) gilt als universeller Energieträger, bei dessen Verbrennung mit Sauerstoff (O2) reines Wasser (H2O) entsteht, nicht aber das klimaschädliche Kohlenstoffdioxid (CO2). Elektrizität, die in den Brennstoffzellen elektromobiler Fahrzeuge umgewandelt wird, oder Wärme könnten damit klimaschonend produziert werden – wenn Wasserstoff aus regenerativen Quellen gewonnen wird. Bisher entsteht er überwiegend aus fossilen Brennstoffen.
Die Wissenschaftler der Fakultät Maschinenwesen forschen in dem TU-Projekt „Biogener Wasserstoff“ in den nächsten Jahren an einem biotechnischen Verfahren, in dem Wasserstoff auf der Basis natürlicher Ressourcen produziert wird. „Die aktuelle Herausforderung besteht darin, einen technologischen Prozess zu entwickeln, der Sonnenenergie mit Hilfe von Biokatalysatoren in einen „sauberen“ Brennstoff umwandelt. Wenn uns diese technologische Wertschöpfung gelingt, wird biogener Wasserstoff eine entscheidende Rolle im Energiekonzept der Bundesregierung spielen können“, äußert sich Prof. Thomas Bley, Inhaber der Professur für Bioverfahrenstechnik und Fachexperte auf dem Gebiet der Bioenergie.
In dem Forschungsprojekt „Biogener Wasserstoff“ wird sich auf die Entwicklung einer ökologischen und gleichzeitig ökonomischen Technologie konzentriert. Der Lehrstuhl für Betriebliche Umweltökonomie übernimmt dabei die ökonomische und ökologische Bewertung des Verfahrens und untersucht gleichzeitig den Markt in Hinblick auf Hemmnisse, die der Entwicklung und Anwendung des Verfahrens entgegen stehen.
Hemmnisanalyse
Biogener Wasserstoff bietet eine entscheidende Rolle im Energie-Mix der Zukunft, jedoch fehlt es zunächst an einer klimaschonenden Produktion. Der Entwicklung und Anwendung einer klimaschonenden Produktion des Wasserstoffes aus regenerativen Quellen lässt Hemmnisse in den Vordergrund treten, die es gilt zu identifizieren und Wege zu deren Überwindung aufzuzeigen.
Ökologische und ökonomische Bewertung
Die Wirtschaftlichkeit und die Umweltauswirkung werden für die Produktion von biogenem Wasserstoff im Vergleich zu anderen Formen der Bioenergie, weiteren Formen der erneuerbaren Energien und Energie aus fossilen Brennstoffen anhand von Ökobilanzen erarbeitet. Hierfür wird der Produktionsprozess modelliert und mit klassischen Verfahren der BWL sowie mit der Umweltleitungsmessung analysiert, mit dem Ziel wichtige Stellgrößen für eine ökologische und ökonomische Optimierung zu identifizieren.
Leiter der Nachwuchsforschergruppe:
Dr. Jost Weber (Projektleiter), Professur für Bioverfahrenstechnik, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik
Projektleiter:
Prof. Dr. Thomas Bley, Professur für Bioverfahrenstechnik, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik
Teilprojektleiterin:
Prof. Dr. Edeltraud Günther, im Teilbeitrag "Ökologisches Materialkonzept, Recycling und Nachnutzung"
Bearbeitung
Dipl.-Kffr. Jana Herrmann
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Georg Bienert
Dipl.-Geoökol. Nadine May
Zusammenarbeit
- Professur für Bioverfahrenstechnik
- Professur für Chemische Verfahrens - und Anlagentechnik
- Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik
- Professur für Materialwissenschaft und Nanotechnik
- Lehrstuhl betriebliche Umweltökonomie
- Lehrstuhl für Physikalische Chemie, Mess- und Sensortechnik
Laufzeit
01.08.2012 bis 31.12.2014
Auftraggeber
Europäischer Sozialfond (ESF)
Veröffentlichungen
Weber, J.; Krujatz, F.; Hilpmann, G.; Grützner, S.; Herrmann, J.; Thierfelder, S.; Bienert, G.; Illing, R.; Helbig, K.; Hurtado, A.; Cuniberti, G.; Mertig, M.; Lange, R.; Günther, E.; Opitz, J.; Lippmann, W.; Bley, T.; & Haufe, N. 2014, Biotechnological hydrogen production by photosynthesis. Engineering in Life Sciences.
Vorträge
Rotzek, J.N. 2014. Ökobilanzierung von biogenem Wasserstoff-Herausforderungen im Forschungsprozess. Ökobilanzwerkstatt 2014, September 8th-10th, Dresden, Germany.