Ash-to-Gas - Microbiological Methanation with hydrogen and nutrient solution out of the thermal gasification of biomass and its residues (Ash-to-Gas)

Third party funded individual grant


Acronym: Ash-to-Gas

Start date : 15.12.2014

End date : 14.12.2017

Website: https://www.evt.tf.fau.de/forschung/forschungsschwerpunkte/2nd-generation-fuels/ash-to-gas/


Project details

Short description

The project Ash2Gas is in cooperation with the start-up company Micropyros and the institute Fraunhofer UMSICHT. In cooperation with the project partners, a mobile fermenter is currently under construction and integrated into an allothermic gasifier at the chair in Nürnberg. The Proof of Concept is carried out on the TCR® gasifier at Fraunhofer UMSICHT. The nutrient supply is ensured either by supplying it directly to the ash particles from the gasifier or to the coke from the TCR® process respectively, or by a separate mixing of a slurry.

With this concept, the microorganisms are gradually accustomed to the product gas of the gasifier or to the TCR® process. The experiments are carried out with a feedstock based on wood, straw and road. The amount of carbon monoxide and long-chained hydrocarbons which can be converted and is further analysed. At the same time, the extent to which heavy metals (mercury, chromium, lead, cadmium) can be enriched by a biofilter effect in the fermenter is to be investigated. This makes it possible to deposit the bacteria safely on x and to withdraw them from the circuit.

Scientific Abstract

Die biologische Methanisierung ist ein wichtiger Eckpfeiler, um fossile Energieträger auf Dauer durch erneuerbare Energieträger zu ersetzen. Unter biologischer Methanisierung versteht man die Umwandlung von biogenen Roh- und Reststoffen zu Methan durch bestimmte Mikroorganismen.

Die meisten Biogasanlagen liefern ein Produktgas, das hauptsächlich aus Methan und Kohlenstoffdioxid besteht. Einspeisefähiges Erdgas entsteht zum Beispiel dadurch, dass das Nebenprodukt Kohlenstoffdioxid durch Gaswäsche abgetrennt wird. Ein neuer Ansatz besteht darin, dieses Kohlenstoffdioxid durch den Stoffwechselvorgang der Methanogenese in Methan umzuwandeln. Durch Zugabe von Wasserstoff in einen weiteren Fermenter, beginnen bestimmte Stämme von Bakterien und Archaeen damit, aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid Methan zu bilden. Diese Methode findet dabei im Rahmen von Power-to-Gas-Anlagen Verwendung. Ein ähnlicher Ansatz ergänzend dazu besteht darin, dass Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid durch die Biomasseumsetzung, beispielsweise mit dem Heatpipe-Reformer oder TCR®-Prozess bereitgestellt werden. Das Produktgas wird in einem nachgeschalteten Fermenter methanisiert. Der wesentliche Vorteil, aber gleichzeitig auch die wesentliche Herausforderung dieser Methode besteht darin, die Nährstoffe für die Mikroorganismen durch die Asche des Vergasers bereitzustellen.

Das Projekt Ash2Gas wird in einer Kooperation mit dem Start-Up Unternehmen Micropyros und dem Institut Fraunhofer UMSICHT umgesetzt. In Kooperation mit den Projektpartnern wird ein mobiler Fermenter gebaut und in einen allothermen Vergaser am Lehrstuhl integriert. Der Proof of Concept wird an einer TCR®-Anlage bei Fraunhofer UMSICHT durchgeführt. Die Nährstoffzufuhr wird dabei entweder durch direkte Zufuhr der Aschepartikel aus dem Vergaser bzw. Koks aus dem TCR®-Verfahren gewährleistet, oder durch separates Anmischen eines Slurrys.

Mit diesem Konzept sollen die Mikroorganismen allmählich an das Produktgas des Vergasers bzw. des TCR®-Verfahrens gewöhnt werden. Die Versuche werden mit einem lignocellulosehaltigen Feedstock aus Holz, Stroh und Straßenbegleitgrün durchgeführt. Dabei wird beobachtet, wie viel Kohlenstoffmonooxid und höherwertige Kohlenwasserstoffe dabei umgesetzt werden können. Gleichzeitig soll untersucht werden, inwieweit Schwermetalle (Quecksilber, Chrom, Blei, Cadmium) im Fermenter durch einen Biofiltereffekt angereichert werden können. Dadurch bietet sich die Möglichkeit diese sicher zu deponieren und dem Kreislauf zu entziehen.

Involved:

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