Optimierungsansätze für den Betrieb eines Rieselbettreaktors zur biologischen Methanisierung von CO2 and H2

Um eine nachhaltige und sichere Stromversorgung auf der Grundlage eines hohen Anteils an volatilen erneuerbaren Energien zu gewährleisten, sind langfristige und bedarfsorientierte Energiespeichertechnologien erforderlich. Dadurch kann eine Stabilisierung des Stromnetzes in Zeiten des Ungleichgewichts zwischen Energieerzeugung und -nachfrage erreicht werden. Beim Power-to-Methane (PtM) -Konzept wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen (in Form von grünem Wasserstoff) in Methan umgewandelt, das als Kurz-, Mittel- und Langzeitspeicher in der bestehenden Erdgasinfrastruktur zur Verfügung gestellt werden kann. Ein wichtiger Aspekt für einen effizienten Einsatz der PtM-Technologie ist dabei die Fähigkeit, bedarfsorientiert (dynamisch) betrieben zu werden.
Das Hauptziel des Projekts KomMeth ist es, eine zukünftige kommerzielle Anwendung von Rieselbettreaktoren (TBR) für die biologische Methanisierung voranzutreiben. Neben Untersuchungen im Pilotmaßstab werden zwei bestehende TBRs im technischen Maßstab wieder in Betrieb genommen und zur Evaluierung verschiedener Parameter und Betriebsweisen eingesetzt. Zunächst werden beide Reaktoren wieder angefahren und betrieben, bis ein stabiler Zustand erreicht ist. Um den aktuellen Zustand der Mikrobiologie im Reaktorinneren zu beurteilen, wurden Proben für die Mikro- und Molekularbiologie genommen. Das Anfahrverhalten wird überwacht und kann Aufschluss über das Verhalten des Reaktors nach langen Stillstandszeiten (mehr als 2 Jahre) geben. Anschließend wird der Schwerpunkt der Untersuchungen in den Technikumsreaktoren auf verschiedenen Standby- & Wiederanlaufversuchen sowie auf der detaillierten Untersuchung der für einen effizienten Betrieb erforderlichen Mindestkonzentrationen an Nährstoffen liegen. Außerdem ist der Aufbau eines (Fed-)Batch-Setups geplant, um einen besseren Vergleich verschiedener Trägermaterialien zu ermöglichen.