Forhistoriske mikrober valoriserer kuldioxid under højt tryk til grøn gas

En helt ny slags bioreaktor til biologisk produktion af metan har for første gang muliggjort brugen af ​​ekstremt høje trykniveauer - og sat nye effektivitetsstandarder for omdannelsen af ​​CO ₂ og H ₂ til metan. Denne betydelige forbedring sammenlignet med konventionelle bioreaktorer er nede på milliarder af mikroorganismer, der kun virkelig kommer til live under ekstremt pres, samt det østrigske firma Krajete GmbH, som har designet bioreaktoren og nu har bygget det første pilotanlæg til at teste teknologien. En vellykket installation krævede en kombination af erfaring med implementering af kemiske anlæg og biologisk ekspertise.

Presset er på! Politiske hensigtserklæringer om klimaforandringer og energitransformation pålægger industrien at komme med stadig smartere ideer. En sådan idé, udtænkt af det østrigske firma Krajete GmbH, fokuserer på produktion af miljøvenlig gas - ved hjælp af gasgæring til at producere metan fra CO ₂ . Virksomheden har udviklet en bioreaktor, der giver enorme gevinster i konverteringsraten ved at bruge ekstremt højt tryk. Nøglen til denne succes er det, der kaldes archaea - mikroorganismer, der levede i forhistorisk tid og er vant til ekstreme trykforhold. Og hjælpsomt kan de også omdanne CO ₂ til "grøn" naturgas.

Rent og effektivt

"Vores fabrik har opnået tidligere uopnåelige konverteringsrater, fordi højere tryk fremskynder kemiske omdannelsesprocesser, " forklarede Alexander Krajete, CEO for Krajete GmbH. "Ud over, archaea -gæringsprocessen bruger brint. Det betyder, at CO ₂ der normalt produceres under biologisk gæring, omdannes også til metan, og repræsenterer ikke længere en forurening som ved fermentering af biomasse. Så med dette højere udbytte producerer anlægget stort set ren metan i stedet for uren biogas. Ud fra dette princip, næsten alle CO ₂ indeholdende emissionsgasser kan opgraderes direkte."

Virksomheden udviklede det højeffektive fermenteringsanlæg gennem den innovative kombination af to felter, der normalt ses som helt adskilte:kemi og biologi. "I industrien for kemiske anlæg er det velkendt, at højere tryk øger konverteringsraterne, siger Krajete, med henvisning til ideen bag den højtydende bioreaktor. "Men at anvende dette enkle koncept på en bioreaktor er en stor opgave, fordi de anvendte mikroorganismer skal kunne modstå et sådant tryk. Og de fleste af dem er ikke."

Tæmmede forhistoriske mikrober

Krajete GmbH var i stand til at trække på sit omfattende kendskab til archaea, en gruppe mikroorganismer, der har eksisteret på Jorden i milliarder af år og i dag findes på steder, hvor ekstreme temperaturer eller tryk er normen. Virksomheden havde allerede formået at "tæmme" arkæer til produktion af naturgas i 2013. Fem patenter blev registreret for at sikre denne succes. Udviklingen af ​​den højtydende bioreaktor gør det muligt for virksomheden fuldt ud at udnytte potentialet i denne tilgang. "Vores pilotanlæg har vist, at vi kan opnå 500 liter metan i timen fra kun ti liter væske ved et tryk på 15 bar. Disse tal for biosyntetisk naturgasproduktion er uovertruffen overalt i verden."

Et særligt udfordrende element i udviklingsprocessen var de trykresistente sensorer, som måler de "vitale tegn" på gasgæring (såsom pH-niveauer og redoxpotentiale). Disse blev specielt udviklet til den højtydende bioreaktor af en førende global leverandør fra Tyskland. Næste skridt var at få detaljeret viden om, hvordan man kan bevare og kontrollere liv under ekstreme trykforhold. Trykket i bioreaktoren må ikke ændres for hurtigt, på trods af behovet for at tilføje medium eller tage prøver. Hurtige trykændringer ville sætte archaea under massiv stress og resultere i nedsat ydeevne, eller få mikroberne til at dø ud. Takket være sin mangeårige erfaring med at arbejde med disse mikrober og bygge sådanne faciliteter, Krajete GmbH var i stand til at mestre udfordringen. Det nye anlægsdesign er ikke kun velegnet til små bioreaktorer; den kan også bruges i store anlæg.