GAMES - Gasdiffusionselektroden für gekoppelte mikrobielle-elektrochemische-Synthesen aus CO2

033RC031B

Bild Forschungsprojekt
Laufzeit: 01.05.2021 – 01.05.2024
Partner:

Technische Hochschule Mittelhessen (THM)

Gaskatel Gesellschaft für Gassysteme durch Katalyse und Elektrochemie GmbH

ifn Forschungs- und Technologiezentrum GmbH

Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

Geldgeber:

 Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Bearbeiter: Ida Dinges
Arbeitsgruppe: Elektrochemie
Team: Sustainable Electrochemistry

Motivation/Hintergrund

Die elektrochemische Synthese ausgehend von CO2 bietet die Möglichkeit, temporär oder lokal überschüssige elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen in Form von chemischer Energie zu speichern. Bei dieser Umsetzung können unterschiedliche Kohlenstoff-basierte Verbindungen aus CO2 erhalten werden. Zu den wirtschaftlich darstellbaren Produkten zählen derzeit nur C1-Verbindungen wie beispielsweise Kohlenmonoxid. Ein weiteres Produkt stellt Ameisensäure/Formiat dar. Um an die Speicherung elektrischer Energie durch CO2-Reduktion eine wertschöpfende Synthese höherwertiger Verbindungen anzuschließen, kann das elektrochemisch hergestellte Formiat von Mikroorganismen weiter umgesetzt werden. Die Kopplung von elektrochemischer Formiat-Produktion und dessen direkt anschließende mikrobielle Umwandlung zu PHB (Polyhydroxybuttersäure), sogenannter Bioplastik, konnte bereits in einem vorangegangenen Projekt (Mikrobielle Elektrosynthesen) exemplarisch im Labormaßstab demonstriert werden.[1]

 

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Projektes GAMES verfolgen fünf Partner die industrielle Umsetzung der elektrochemischen CO2-Reduktion zu Formiat mit anschließender mikrobieller Umwandlung zu technisch relevanten Wertstoffen. Dafür sollen der elektrochemische und mikrobiologische Teilprozess unter verfahrenstechnischen Aspekten optimiert und zur Realisierung eines möglichst Energie- und Kohlenstoff-effizienten Gesamtprozesses bestmöglich aufeinander abgestimmt werden. Hierfür werden am DECHEMA-Forschungsinstitut zur Etablierung einer biokompatiblen Drop-in Elektrolyse unter anderem die Bestandteile der Elektrolyse-Zelle, wie beispielsweise die Gasdiffusionselektrode an der die CO2-Reduktion zu Formiat stattfindet, sowie die Elektrolyse-Bedingungen angepasst. Final soll das elektrochemisch produzierte Formiat direkt in einem biotechnologischen Folgeschritt eingesetzt werden können.

 

[1] M. Stöckl, S. Harms, I. Dinges, S. Dimitrova, D. Holtmann, From CO2 to Bioplastic – Coupling the Electrochemical CO2 Reduction with a Microbial Product Generation by Drop‐in Electrolysis, ChemSusChem 2020, 13, 4086-4093.

 

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Kontakt:

M.Sc. Ida Dinges

Telefon: 069 / 75 64-291
E-Mail: Dinges

 

Publikationen:

Franziska Enzmann, Markus Stöckl, Marc Pfitzer, Dirk Holtmann

Biochemical Engineering/Biotechnology 2021, 1-19

 

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