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Mikrobiellen Elektrosynthese von organischen Abfällen Französische Forscher arbeiten an der Effizienz des Verfahrens

| Autor / Redakteur: Sean Vavasseur* / Manja Wühr

Mithilfe der mikrobiellen Elektrosynthese lassen sich aus organischem Material und Kohlendioxid u.a. Methan und Acetate gewinnen. Forscher des nationalen Forschungsinstituts für Agrar- und Umwelttechnik in Frankreich haben neue Anoden und Kathoden zur mikrobiellen Elektrosynthese entwickelt, die die Effizienz des Prozesses deutlich erhöhen.

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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.
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.
(Bild: IRSTEA )

Berlin – Aus organischem Material und Kohlendioxid können mithilfe der mikrobiellen Elektrosynthese wertvolle Moleküle hergestellt werden – etwa Methan und Acetate, aber auch kleinere Mengen von Methansäure, Ethanol und andere Moleküle. Möglichen macht eine Reaktion mit elektrosensitiven Mikroben, die sich an der Anode und Kathode einer Zelle befinden. Als Substrat dient hauptsächlich Wasser. Französische Forscher des nationalen Forschungsinstituts für Agrar- und Umwelttechnik (IRSTEA) nutzen nun organische Abfälle als Substrat. Der Vorteil: Organische Abfälle haben einen höheren Energiegehalt. Somit benötigt das Verfahren weniger Strom, um die gleiche Menge Kraftstoff zu produzieren – ungefähr dreimal weniger, laut den Forschern.

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 durch die Anpassung der aktiven Oberflächen eine Steuerung entwickelt, um dieses Problem zu beheben. Diese Methode wurde im Labor erprobt und auch bereits patentiert.

Das Verfahren soll in den nächsten Monaten weiterentwickelt werden, 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.

* Der Autor ist Redakteur des Wissenschaftsportal der Französischen Botschaft in Deutschland, Berlin.

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