SolidScore - Biologische Wasserstoffproduktion aus Biomassefeststoffen; Teilvorhaben: Anwendung und Optimierung der biologischen Wasserstofferzeugung auf ein erweitertes Reststoffspektrum; Teilvorhaben: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung eines möglichen Produktionsmaßstabs auf Basis des Versuchsmaßstabs; Teilvorhaben: Aufzeigen der Umweltauswirkung und Berechnung der Treibhausgasemissionen des biologischen Wasserstoffs

Abstract

Ziel des Forschungsprojekts SolidScore war die Untersuchung und Bewertung der biologischen Wasserstoffproduktion aus biogenen Rest- und Abfallstoffen mittels Dunkelfermentation. Im Mittelpunkt standen die Identifizierung geeigneter Substrate, die Optimierung relevanter Prozessparameter sowie die Entwicklung und Erprobung geeigneter Reaktorkonzepte für die Vergärung feststoffreicher Biomassen. Im Rahmen des Vorhabens wurden umfangreiche Labor- und Technikumsversuche durchgeführt. Dabei wurden verschiedene Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft und weiteren industriellen Prozessen hinsichtlich ihres Wasserstoffpotenzials untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere zucker- und stärkereiche Reststoffe hohe Wasserstofferträge erzielen können, während lignocellulosehaltige und proteinreiche Substrate geringere Potenziale aufweisen. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass die thermische Vorbehandlung der Impfkultur sowie geeignete mechanische Vorbehandlungsmaßnahmen die Wasserstoffbildung und Prozessstabilität verbessern können. Zur Übertragung der Erkenntnisse auf größere Maßstäbe wurden ein Plug-Flow-Reaktor und ein kontinuierlich durchmischter Rührkesselreaktor ausgelegt, aufgebaut und bewertet. Ergänzend wurden numerische Simulationen zur Analyse der Temperaturverteilung und zur Optimierung der Reaktorkonzepte durchgeführt. Die Projektergebnisse bestätigen die grundsätzliche technische Machbarkeit der biologischen Wasserstoffproduktion aus ausgewählten biogenen Reststoffen und zeigen Potenziale für deren zukünftige Nutzung im Rahmen nachhaltiger Kreislaufwirtschafts- und Wasserstoffkonzepte auf. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine wissenschaftliche und technische Grundlage für weiterführende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sowie für die spätere industrielle Umsetzung.