Erweiterung eines hocheffizienten Rieselbett-Bioreaktors und Optimierung der Methanisierungsanlage für den kommerziellen industriellen Einsatz (ORBIT II)
Third party funded individual grant
Acronym: ORBIT II
Start date : 01.12.2021
End date : 30.11.2024
Project details
Scientific Abstract
Das Vorhaben ist eine direkte Fortführung des BMWi-Projekts ORBIT („Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas Anlagen“). Die Systemintegration und Kostensenkung von Power-to-Gas Anlagen sowie die Nutzung von biogenen Abfallstoffen (Abgasen) als Eduktgase für die Methanisierung werden als übergeordnete Ziele des interdisziplinären Konsortiums verfolgt.
Ziel des Vorhabens ist die Erweiterung eines Rieselbett-Bioreaktors
(ORBIT-Demo) für die biologische Methanisierung mit Archaeen um
Elektrolyseur, Gasaufbereitung und Gasspeicherung inkl. notwendiger
Peripherie. Ein PEM-Elektrolyseur wird hierfür speziell angepasst und
umfangreich untersucht.
Für den Einsatz im Bioreaktor werden neue glasbasierte Füllkörper
entwickelt, hergestellt und untersucht. Parallel zu den Untersuchungen
in ORBIT-Demo wird ein Zwilling (ORBIT‑Twin) im 5 L-Maßstab aufgebaut,
an dem weitere Untersuchungen stattfinden.
Die Gesamtanlage ORBIT-Demo wird mit verschiedenen Bio- oder Abgasen aus Industrieprozessen als CO2-Quelle
betrieben. Es werden methanogene Kulturen identifiziert, die für die
verschiedenen Gase geeignet sind und hohe Umsatzraten erzielen.
Abschließend wird die Anlage in einem Feldtest am Klärwerk in
Pfaffenhofen a. d. Ilm eingesetzt.
Basierend auf den Ergebnissen in ORBIT-Twin und ORBIT-Demo wird eine aufskalierte Anlage (ORBIT‑Industry) entsprechend der Erfordernisse der identifizierten Industriebranchen ausgelegt und simuliert.
Der Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik hat in diesem Vorhaben das vorrangige Ziel aus der Geometrie des ORBIT-Demo einen „Labor-Zwilling“ im 5 L-Maßstab (ORBIT-Twin), aufzubauen. Mit diesem Reaktor sollen Voruntersuchungen und Parameterstudien hinsichtlich optimaler Kombination von Füllkörpern und Kulturen für ORBIT-Demo durchgeführt werden. Ziel des EVT ist es, den Prozess der biologischen Methanisierung im Rieselbettreaktor unter Berücksichtigung der variablen industriellen Eduktgase und verschiedener Füllkörpern‑Kultur‑Kombinationen zu optimieren. Hierfür soll zudem ein KI‑basiertes Regelungssystem implementiert werden, das auf Veränderungen relevanter bio‑chemischer Kenngrößen reagieren kann.
Zusätzlich unterstützt der EVT die Adaption des ORBIT-Demo an die Industrieanlage. Hierfür werden Steuerung und. Regelung von ORBIT-Demo erweitert, automatisiert und in die Leittechnik am Industriestandort integriert. Ein weiterer Fokus liegt auf der Auswertung der Betriebsdaten von ORBIT-Demo und dem folgenden simulativen Upscale hin zu ORBIT-Industry.
