Mikroben machen Megawatt. Erdgasproduktion aus Überschussstrom - prozesstechnik online

Erdgasproduktion aus Überschussstrom

Mikroben machen Megawatt

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Die hohe Praxistauglichkeit der Produktion von Erdgas durch spezielle Mikroorganismen ist jetzt durch neue Ergebnisse belegt worden. Das auf sogenannten Archäa basierende Verfahren wandelt klimaschädliches CO2 und Wasserstoff in speicherbares Methan um. Eine jetzt abgeschlossene Pilotstudie zeigt dabei eindrucksvoll, wie rasch die Mikroorganismen auf plötzlich auftretende Stromspitzen mit der Produktion von einspeisefertigem Erdgas reagieren.

Stromspeicherung im großen Maßstab ist eine Herausforderung – die mit der zunehmenden Stromproduktion aus nachhaltigen Quellen immer dringender gelöst werden muss. Während Öl und Gas bedarfsgerecht verstromt werden können, lassen sich Wind, Wasser und Sonne nicht so leicht dem schwankenden Stromverbrauch anpassen. Effiziente Lösungen für die Stromspeicherung müssen dabei zwei wesentliche Kriterien erfüllen: möglichst wenig Ressourcen verbrauchen und überschüssigen Strom in Sekundenschnelle speichern. Die Ergebnisse einer Pilotstudie an der Technischen Universität Wien zeigen nun, dass ein auf Mikroorganismen beruhendes Verfahren von Krajete beide Kriterien konkurrenzlos erfüllt.

Urzeitliche Mikroorganismen
Das Verfahren nutzt dabei Fähigkeiten sogenannter Archäa, Mikroorganismen, die seit Urzeiten extreme Standorte der Erde bevölkern. Diese Einzeller sind in der Lage, CO2 und Wasserstoff in Methan, also Erdgas, umzusetzen. Die kommerzielle Nutzung dieser Fähigkeit scheiterte lange an den harschen Lebensbedingungen, unter denen die Mikroorganismen sich erst so richtig wohlfühlen.
Bereits vor einiger Zeit gelang es, den Prozess im Bioreaktor unter deutlich nutzerfreundlicheren Bedingungen ablaufen zu lassen, wie Dr. Alexander Krajete, Geschäftsführer der Krajete GmbH, erklärt: „Unser Verfahren erlaubt den Ablauf des Prozesses bei milden Temperaturen von ca. 40 bis 60 °C und bei atmosphärischem Druck. Extreme Hitze oder hoher Druck wie an den Naturstandorten der Archäa sind nicht mehr notwendig. Das spart Ressourcen und erfüllt damit ein wesentliches Kriterium für eine effiziente Stromspeicherung.“ Ansonsten brauchen die Archäa nur noch CO2 und Wasserstoff zur Erdgasproduktion. Diese erfolgt mit einer erstaunlich geringen Reaktionszeit nach Zuführung dieser Stoffe – was das zweite Kriterium einer effizienten Stromspeicherung erfüllt.
Kurze Reaktionszeit
Wie kurz diese Reaktionszeit tatsächlich ist, zeigt eine nun abgeschlossene Pilotstudie, die im Auftrag von Krajete an der Technischen Universität Wien durchgeführt wurde. Diese belegt eindrucksvoll, dass der Prozess innerhalb einer Minute auf Volllast hoch- und sogar wieder runtergefahren werden kann. Diese Performance liefert das System stabil über Monate. So können plötzliche Spitzen bei der Produktion von Strom unmittelbar abgefangen und in Form von Erdgas gespeichert werden. Der notwendige Wasserstoff kann dabei schnell und effizient durch einfache Elektrolyse aus Wasser hergestellt werden. Dazu Dr. Krajete: „Unser patentiertes Verfahren ist für die Speicherung des sogenannten intermittierenden Überschussstroms maßgeschneidert. In der Wartephase zwischen Stromspitzen verbraucht es selbst kaum Strom – und bei der Anlieferung von Überschussstrom beginnt die Gasproduktion binnen Sekunden um nach einer Minute einspeisefertiges Erdgas zu erzeugen. Es kommt dem Idealzustand der sofortigen Stromspeicherung in Form von Erdgas sehr nahe.“
Doch das Verfahren eignet sich nicht nur für die intermittierende Stromspeicherung im Power-to-Gas-Konzept: Auch die direkte Veredelung von Bio- und Abfallgas zu Erdgas ist möglich. Tatsächlich kann das Verfahren Verbrennungsgase aus Benzin- und Dieselkraftstoff, syngas-ähnliche Gase aus der Stahlindustrie oder Müllverbrennung sowie Rohbiogas zu Erdgas mit einem Reinheitsgrad von >95 % Methan umwandeln.
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