SmartBioH2-BW – Biowasserstoff aus industriellen Abwasser- und Reststoffströmen als Plattform für vielseitige Biosynthesewege

Das photosynthetische Purpurbakterium Rhodospirillum rubrum. Links: Elektronenmikroskopische Aufnahme von R. rubrum -Zellen. Mitte: R. rubrum -Kultur, die anaerob/photosynthetisch gewachsen ist. R. rubrum ist in der Lage, Wasserstoff in größeren Mengen zu produzieren.
© Universität Stuttgart, IBBS
Das photosynthetische Purpurbakterium Rhodospirillum rubrum. Links: Elektronenmikroskopische Aufnahme von R. rubrum-Zellen. Mitte: R. rubrum-Kultur, die anaerob/photosynthetisch gewachsen ist. R. rubrum ist in der Lage, Wasserstoff in größeren Mengen zu produzieren.
Mikroalgen werden am Fraunhofer IGB in einem speziellen Photobioreaktor kultiviert, einem Flachplatten-Airlift-Reaktor.
© Fraunhofer IGB / Rafael Kroetz
Das im Prozess von den Purpurbakterien gebildete Kohlenstoffdioxid wird der angekoppelten Mikroalgenanlage zugeführt.

Beim Projekt SmartBioH2-BW soll eine Bioraffinerie in die bestehende Industrieumgebung der Evonik Operations GmbH in Rheinfelden integriert werden – unter Nutzung von dort anfallenden industriellen Abwasser- und Reststoffströmen.

Lösungsansatz

Die Bioraffinerie basiert auf zwei Verfahren der biotechnologischen Wasserstofferzeugung, die miteinander verknüpft sind:

In einem geschlossenem Bioreaktor werden unter Verwendung von Purpurbakterien Wasserstoff (H2) und weitere Produkte wie Carotinoide gewonnen. Als Nebenprodukt fällt Kohlenstoffdioxid (CO2) an.

Das Kohlenstoffdioxid wird der angekoppelten Mikroalgenanlage zugeführt. Dort wird es in der Algenbiomasse gebunden – unter Freisetzung von weiterem Wasserstoff oder sonstigen Produkten wie Proteinen oder Lutein. Neben der Bindung des Kohlenstoffdioxids dient der Prozess dazu, die Wasserstoff-Ausbeute zu steigern und die Produktpalette der Bioraffinerie zu erweitern.

Die Bioraffinerie soll über den gesamten Planungs- und Entwicklungsprozess hinweg nach ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Kriterien analysiert und optimiert werden. Die Projektpartner:innen entwickeln eine auf weitere »Biofabriken« übertragbare, ganzheitliche Bewertungssystematik, mit der die relevanten Umweltauswirkungen und wirtschaftlichen Zusammenhänge erfasst werden können.

Im Projekt SmartBioH2-BW wird mittels zweier miteinander verknüpfter biotechnologischer Verfahren (Purpurbakterien und Algen) aus anfallenden industriellen Abwasser- und Reststoffströmen Biowasserstoff und weitere Produkte wie beispielsweise Carotinoide erzeugt werden.
Im Projekt SmartBioH2-BW wird mittels zweier miteinander verknüpfter biotechnologischer Verfahren (Purpurbakterien und Algen) aus anfallenden industriellen Abwasser- und Reststoffströmen Biowasserstoff und weitere Produkte wie beispielsweise Carotinoide erzeugt werden.

Projektinformationen

Projekttitel

SmartBioH2-BW – Biowasserstoff aus industriellen Abwasser- und Reststoffströmen als Plattform für vielseitige Biosynthesewege

 

Projektlaufzeit

November 2021 – März 2024

 

Projektpartner

  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart (Koordination)
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
  • Universität Stuttgart, Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme IBBS
  • Universität Stuttgart, Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP
  • Evonik (assoziierter Partner)

Förderung

Wir danken dem Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg für die Förderung des Projekts »SmartBioH2-BW« im Rahmen des EFRE-Programms »Bioökonomie – Bioraffinerien zur Gewinnung von Rohstoffen aus Abfall und Abwasser – Bio-Ab-Cycling«.