MIKE - Methanisierung von CO₂ aus Biogas mittels mikrobieller Elektrosynthese

Kommerziell erzeugtes Biogas besteht zu ca. 60% aus Methan, zu 35% aus CO₂ und zu 5% aus Wasserdampf, Stickstoff und weiteren Störstoffen. Um es in das vorhandene Erdgasnetz einspeisen zu können, muss das Biogas daher zurzeit kostenintensiv gereinigt werden.

Im Rahmen der Förderinitiative "CO₂Plus - Stoffliche Nutzung von CO₂ zur Verbreiterung der Rohstoffbasis" soll im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts "MIKE" mit Hilfe der mikrobiellen Elektrosynthese der Methananteil des Biogases aus einer industriellen Biogasanlage deutlich erhöht werden und dadurch eine nachfolgende Reinigung des Biogases vereinfacht werden.

In mikrobiellen Elektrosynthesen (MES) nehmen elektroaktive Mikroorganismen Elektronen von einer Kathode auf und reduzieren damit CO₂ zu verschiedenen chemischen Produkten wie z. B. Methan. Hierbei zeichnen sich mikrobielle Elektrosynthesen vor allem durch ihre hohe Elektronenausbeute (> 80%) im Gegensatz zu anderen Verfahren aus. Als Elektronenquelle kann dabei elektrischer Strom aus erneuerbaren Energien oder auch Überschussstrom verwendet werden.

Folgende Punkte sollen in diesem Projekt behandelt werden:

1. Entwicklung eines robusten Biokatalysators zur mikrobiellen Elektrosynthese von CH₄ aus unreinem CO₂ einer industriellen Biogasanlage.
2. Entwicklung und Bau eines MES-Prototypen und Erprobung im Labormaßstab.
3. Integration der MES-Pilotanlage in eine der größten industriellen Biogasanlagen im Industriepark Höchst.
4. Betrieb des MES-Prototypen unter realen industriellen Bedingungen über mehrere Monate.
5. Erstellung eines CO₂-Footprints für die entwickelten Verfahren sowie Durchführung von Wirtschaftlichkeitsrechnungen.

Durch das Projekt "MIKE" kann nicht nur der Methanertrag einer industriellen Biogasanlage erhöht werden, sondern zugleich auch anfallender Überschussstrom in den chemischen Energiespeicher Methan umgewandelt  werden, wodurch eine Sektorenkopplung mit dem Erdgasnetz erreicht wird.