Forscher des nationalen Forschungsinstituts für Agrar- und Umwelttechnik (IRSTEA) haben neue Anoden und Kathoden zur mikrobiellen Elektrosynthese entwickelt, die die Effizienz des Prozesses deutlich erhöhen.

Die mikrobielle Elektrosynthese ist ein Verfahren zur Umwandlung von organischen Materialien und CO2 in wertvolle Moleküle wie Methan und Acetate durch die Einspeisung von Strom (es werden aber auch Methansäure, Ethanol und andere Moleküle in kleineren Mengen produziert). Dies erfolgt durch eine Reaktion mit elektrosensitiven Mikroben, die sich an der Anode und Kathode der Zelle befinden.

Das Innovative an diesem Verfahren ist die Nutzung von organischen Abfällen als Substrat. Bisher wurde hauptsächlich Wasser an der Anode eingesetzt, wie in einer Brennstoffzelle, wobei organische Abfälle einen höheren Energiegehalt aufweisen. Somit benötigt das Verfahren weniger Strom (ungefähr dreimal weniger), um die gleiche Menge Kraftstoff zu produzieren.

Schema der mikrobiellen Elektrosynthese. Auf der rechten und linken Seite werden elektrosensitive Mikroben mit Abfällen eingesetzt (in braun und grün). An der rechten Seite werden die wertvollen Moleküle synthetisiert. © IRSTEA

Die Steuerung der Reaktion wird jedoch durch Abfälle schwieriger: die Anzahl der Elektronen, die aus der Anode in Bewegung gebracht werden, muss genau der Aufnahmekapazität der Mikroben an der Kathode entsprechen. Sendet die Anode beispielsweise so viele Elektronen aus, dass sie nicht von der Kathode aufgenommen werden können, gehen Elektronen verloren und der Wasserstoff entsteht außerhalb der Reaktion. Die Forscher am IRSTEA haben nun eine Steuerung durch die Anpassung der aktiven Oberflächen entwickelt, um dieses Problem zu beheben. Diese Methode wurde im Labor erprobt und auch bereits patentiert.

Das Verfahren wird in den nächsten Monaten weiterentwickelt, um Moleküle mit einer höheren Steuerbarkeit und Zuverlässigkeit zu synthetisieren. Zurzeit wird die Reife des Prozesses auf der Stufe 4 der europäischen TRL-Skala eingestuft. Neue Pilotprojekte müssen noch konzipiert werden, um die industrielle Machbarkeit des Verfahrens zu validieren.


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http://www.wissenschaft-frankreich.de/de/umwelt-klima-agronomie/neues-verfahren-zur-mikrobiellen-elektrosynthese-von-organischen-abfaellen/

Quelle: Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland (10/2015)


Publikation:
„Du déchet au biocarburant : des microbes pleins d’énergie“, Pressemitteilung des IRSTEA, 14.09.2015 – „Du déchet au biocarburant : des microbes pleins d’énergie“, Pressemitteilung des IRSTEA, 14.09.2015 – http://www.irstea.fr/toutes-les-actualites/departement-ecotechnologies/dechet-biocarburant-microbes-energie-electrosynthese