Weiße Biotechnologie zur Wasserstoffsynthese
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| Weiße Biotechnologie zur Wasserstoffsynthese: Entwicklung von Verfahrensgrundlagen zur Gewinnung biogenen Wasserstoffes in neuartigen Photobioreaktoren durch eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe - Konzepte zur Aufreinigung, Speicherung und Nutzung des Wasserstoffs |
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. habil. Wolfgang Lippmann Dipl.-Ing. Sara Grützner |
| Laufzeit: | 08/2012 - 12/2014 |
| Finanzierung: | Europäischer Sozialfonds Freistaat Sachsen |
| Förderkennzeichen: | 100098189 |
| Kooperationen: |
Technische Universität Dresden |
Kurzbeschreibung
| Die Energiewende, das bedeutet die Umstellung der Energieversorgung von fossilen auf regenerative Quellen, ist eine der größten Herausforderungen, welche die industrialisierte Welt zu bewältigen hat. Neben der Endlichkeit fossiler Energieträger und dem steigenden Energiebedarf besonders der BRIC-Staaten zwingen auch die Wirkungen der fossilen Energiegewinnung auf Umwelt und Klima zum Umbau der Energieversorgung. Wasserstoff als Energieträger zeichnet sich durch einen großen massenbezogenen Brennwert aus. Zudem entsteht bei der Verbrennung von Wasserstoff kein klimaschädliches CO2 sondern lediglich Wasser. Im Jahre 2012 befand daher die Leopoldina in ihrer Studie ‚Bioenergie: Möglichkeiten und Grenzen‘ : „In Anbetracht der nahezu unbegrenzten Verfügbarkeit von Wasser und Sonnenlicht hat die Produktion von Wasserstoff durch direkte photolytische Spaltung von Wasser mit Hilfe phototropher Mikroorganismen das Potenzial einen idealen Energieträger zu liefern, der sowohl erneuerbar als auch umweltfreundlich und nachhaltig ist.“ Die Zielstellung des Projektes ist das Bereitstellen neuartiger Bioreaktortechnik für die Kultivierung von Bakterien als Wasserstoffproduzenten. Dabei wird ein Verfahren angestrebt, bei dem Grünalgen gemeinsam mit Nichtschwefelpurpurbakterien in einem Reaktorsystem kultiviert werden. Die von den Grünalgen in der Dunkelreaktion gebildeten Kohlenhydrat-Äquivalente dienen photoheterotrophen Nichtschwefelpurpurbakterien als Elektronendonatoren. Werden sie unter Stickstoffmangel und Lichteinfluss verwertet, entsteht neben Wasserstoff auch Kohlendioxid, welches nach Abtrennung von den Grünalgen im Zuge des Calvinzyklus gebunden wird. Somit soll ein umfassendes Konzept zur Umwandlung der Sonnenenergie in einen neuen Brennstoff entwickelt werden. Um dieses Vorhaben zu erreichen, werden neuartige Reaktorkonzepte entworfen und auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht. Dreh- und Angelpunkt bei der dieser Aufgabe ist die Versorgung der Mikroorganismen mit Licht. Diese Herausforderung stellt sich vor allem bei einer Skalierung des Reaktor in den Pilot- bzw. Produktionsmaßstab. Um diesem Umstand gerecht zu werden soll unter anderem eine (neue) Lichtleitertechnologie das gesammelte Sonnenlicht in das Reaktionsvolumen leiten. Innovative Sensorik soll tiefere Einblicke in die Vorgänge innerhalb des Prozesses und die Erkennung kritischer Prozessparameter erlauben. Dadurch lassen sich die Prozesse zielgerichtet und daher schnell optimieren. Noch während der Entwicklung werden die Prozesse und Anlagen auf Umweltfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit und Umsetzbarkeit untersucht. Durch die hohe Durchdringungstiefe, welche auf dem ganzheitlichen Ansatz durch ein interdisziplinäres Teams beruht, soll große Synergien und damit Innovationen erzielen. |
Weitere Informationen
Nachwuchsforschergruppe "Weiße Biotechnologie zur Wasserstoffsynthese"