ENCOVER: Energetische Nutzung von CO2 zur Verringerung des Restmethanpotentials

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist die Hauptquelle von Treibhausgasen. Um bis 2050 klimaneutral zu werden, muss die Energieerzeugung verstärkt auf erneuerbare Quellen umgestellt werden. Biogas spielt dabei eine Schlüsselrolle, da es im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien speicherbar ist. Allerdings verbleibt bei der Vergärung von Roh- und Reststoffen bisher ein erheblicher Anteil des Methanpotentials im Gärrest. Studien zeigen, dass CO₂-Anreicherung die Methanproduktion steigern und die Prozessstabilität verbessern kann. Ziel des Projekts ist die energetische Nutzung von CO₂ zur Reduzierung des Restmethanpotentials, insbesondere mit bislang wenig untersuchten Reststoffen. Anders als bei Klärschlamm wird bei diesen Substraten eine höhere Effizienz erwartet. Neben der Quantifizierung von Methanproduktion und Stabilität werden Mechanismen durch pH- und Redoxmessungen, isotopische Analysen sowie mikrobiologische Untersuchungen aufgeklärt. Dies erfolgt sowohl in Batch- als auch in kontinuierlichen Technikumsversuchen. In den kontinuierlichen Versuchen mit Speiseresten wurde eine gesteigerte Methanproduktion im mit CO₂ angereicherten Reaktor (R_CO2) festgestellt (Abbildung 1A). Bis Tag 53 konnte eine Methansteigerung von 96 L (+7 %) im Vergleich zum Kontrollreaktor (R0) erreicht werden (schwarz durchgezogene Linie). Der Effekt der CO₂-Anreicherung zeigte sich jedoch erst bei einer erhöhten Raumbelastung, während zuvor beide Reaktoren eine vergleichbare Methanproduktion zeigten. Die vertikalen Linien markieren den Zeitpunkt des Fütterungsstopps in den jeweiligen Reaktoren. Im R_CO2 wurde eine verbesserte Prozessstabilität beobachtet, da der Reaktor trotz fortgesetzter Substratzufuhr weiterhin stabil lief, während die Substratzugabe in R0 wegen des stark gefallenen pH-Wertes gestoppt werden musste. Ähnliche Ergebnisse zeigten sich bei der Wasserstoffproduktion (Abbildung 1B): Im R_CO2 wurden etwa 0,2 Liter mehr H₂ erzeugt als im R0. Dies deutet darauf hin, dass nicht nur das vorhandene H₂ effizient umgewandelt, sondern auch zusätzlich produziert wurde. Insgesamt sorgte die CO₂-Anreicherung also für mehr Methan, mehr Wasserstoff und eine verbesserte Prozessresilienz.