Weiße Biotechnologie zur Wasserstoffsynthese: Entwicklung von Verfahrensgrundlagen zur Gewinnung biogenen Wasserstoffes in neuartigen Photobioreaktoren durch eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe
Projektleitung: Projektgruppenleitung: |
Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Bley Dr.-Ing. Jost Weber |
Ziele:
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.
Projektmitarbeiter:
(nach Lehrstühlen)
Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, Fakultät Maschinenwesen
Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Bley
Tel.: +49-(0)351-463 32420
bioverfahrenstechnik(at)tu-dresden.de
Nachwuchswissenschaftler/
sonst. Projektmitarbeiter
Themenschwerpunkte
Kontaktdaten
Dr.-Ing.
Jost Weber
- Arbeitsgruppenleiter Bioprozesstechnik
- Analytik
Tel.: +49-(0)351-463 32727
jost.weber(at)tu-dresden.de
Dipl.-Ing.
Karsten Helbig
- Optimierung der Betriebsbedingungen
- Reaktorentwicklung
Tel.: +49-(0)351-463 32727
karsten.helbig(at)tu-dresden.de
Dr. rer. nat.
Simone Thierfelder
- Genetische Optimierung der Organismen
Tel.: +49-(0)351-463 36943
simone.thierfelder(at)tu-dresden.de
CTA
Marina Scholz
- Durchführung von Screening- und Kultivierungsversuchen
Tel.: +49-(0)351-463 35666
marina.scholz(at)tu-dresden.de
Lehrstuhl für Wasserstoff- und Kernenergietechnik, Institut für Energietechnik, Fakultät Maschinenwesen
Prof. Dr.-Ing. habil. Antonio Hurtado
Tel.: +49-(0)351-463 34472
antonio.hurtado(at)tu-dresden.de
Nachwuchswissenschaftler
Themenschwerpunkte
Kontaktdaten
Dipl.-Ing.
Sara Grützner
- Konzepte zur Aufreinigung, Speicherung und Nutzung des Wasserstoffs
Tel.: +49-(0)351-463 39846
sara.gruetzner(at)tu-dresden.de
Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere betriebliche Umweltökonomie, Fakultät Wirtschaftswissenschaften
Prof. Dr. Edeltraud Günther
Tel.: +49-(0)351-463 34313
bu(at)mailbox.tu-dresden.de
Nachwuchswissenschaftler
Themenschwerpunkte
Kontaktdaten
Dipl.-Kffr.
Jana Herrmann
- Hemmnisanalysen
Tel.: +49-(0)351-463 37764
jana.herrmann(at)tu-dresden.de
Dipl.-Wirt.-Ing.
Georg Bienert
- Ökobilanzen
Tel.: +49-(0)351-463 35494
georg.bienert(at)tu-dresden.de
Lehrstuhl für Physikalische Chemie, Mess- und Sensortechnik, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. et Ing. habil. Michael Mertig
Tel.: +49-(0)351-479 40290
michael.mertig(at)tu-dresden.de
Nachwuchswissenschaftler
Themenschwerpunkte
Kontaktdaten
Dr. rer. nat.
Nora Haufe
- Entwicklung von Sensoren und Messsystemen zur Online-Messung von Gelöst-Wasserstoff
Tel.: +49-(0)351-479 40292
nora.haufe(at)tu-dresden.de
Lehrstuhl für Materialwissenschaft und Nanotechnik, Institut für Werkstoffwissenschaft, Fakultät Maschinenwesen
Prof. Dr. Gianaurelio Cuniberti
Tel.: +49-(0)351-463 31420
office(at)nano.tu-dresden.de
Nachwuchswissenschaftler
Themenschwerpunkte
Kontaktdaten
M.Eng.
Rico Illing
- Einkopplung von Licht in Lichtleiter, Transport in den Bioreaktor und Auskopplung im Volumen des Reaktors
Tel.: +49-(0)351-463 39406
rico.illing(at)nano.tu-dresden.de
Lehrstuhl für Chemische Verfahrens- und Anlagentechnik, Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik, Fakultät Maschinenwesen
Prof. Dr.-Ing. habil. Rüdiger Lange
Tel.: +49-(0)351-463 35181
ruediger.lange(at)tu-dresden.de
Nachwuchswissenschaftler
Themenschwerpunkte
Kontaktdaten
Dipl.-Ing.
Gerd Hilpmann
- Reaktorentwicklung
- Applikation von Monolithen zur Erhöhung der Wasserstoffbildungsrate
Tel.: +49-(0)351-463 39123
gerd.hilpmann(at)tu-dresden.de
Pressestimmen:
- 01.08.2012: Pressemitteilung der TU Dresden - Zukunftstechnologie für die Sächsische Energiewirtschaft: TU Dresden richtet Nachwuchsforschergruppe zur biotechnologischen Gewinnung von Wasserstoff ein
- 01.08.2012: MW-Blick (Fakultätsnewsletter) - Nachwuchsforschergruppe zur Bioenergie eingerichtet: MW-Blick 16/2012
- 02.08.2012: ATZ online - Nachwuchsforscher entwickeln Prozess zur biotechnologischen Wasserstoffgewinnung
- 19.09.2012: Biotechnologie.de - Infoplattform des BMBF - Wasserstoff aus dem Bio-Tank
Projektfinanzierung:
- Europäischer Sozialfonds
- Freistaat Sachsen
Projektkennziffer: 100098189
Projektlaufzeit:
01.08.2012 - 31.12.2014
Kontakt:
Weber, Bley