Am 3. August 2024 hat Umweltstaatssekretär Dr. Andre Baumann die Demonstrationsanlage SmartBioH2-BW in Rheinfelden eröffnet. Bei der Eröffnung waren außerdem Vertreter:innen des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und der Evonik anwesend. Die Bioraffinerie steht am Industriestandort von Evonik und das SmartBioH2-BW-Projekt wird vom Fraunhofer IGB koordiniert.
Die Raffinerie soll aus Industrieabfällen grünen Wasserstoff und organische Grundstoffe produzieren. Dafür wurden in der Anlage zwei biotechnologische Verfahren kombiniert, die Spülwässer und Reststoffe aus der industriellen Produktionen nutzen. Die fermentative Dunkelphotosynthese durch Purpurbakterien und einen zweistufigen Prozess mit Mikroalgen. Nun ist der Testbetrieb der Anlage unter realen Bedingungen gestartet.
Dr.-Ing. Ursula Schließmann, die stellvertretende Institutsleiterin des Fraunhofer IGB und Projektkoordinatorin, erklärte, dass durch die Kopplung dieser Verfahren die Bioraffinerie Reststoffströme aus Industrieabfällen effizient und emissionsfrei als Rohstoffe nutzen kann.
Zweistufiges Verfahren
In der ersten Stufe der Bioraffinerie produziert das Purpurbakterium Rhodospirillum rubrum Wasserstoff aus Ethanol im Spülwasser. Als Nebenprodukte entstehen Carotinoide, der Biokunststoff Polyhydroxyalkanoat (PHA) und Kohlenstoffdioxid (CO₂).
In einem zweiten Schritt binden Mikroalgen der Art Chlorella sorokiniana das CO₂. Die Mikroalgen erzeugen in einem LED-beleuchteten Photobioreaktor Stärke als nutzbares Nebenprodukt. Die Nährstoffe stammen aus einem festen Reststoffstrom: Ammoniumchlorid.
Dr.-Ing. Susanne Zibek, Leiterin der Bioprozessentwicklung am Fraunhofer IGB, betonte, dass die präzise Kontrolle des Sauerstoffgehalts bei der Fermentation eine Herausforderung im Betrieb sei. Um die Gesamtausbeute an Biowasserstoff zu erhöhen, wollen die Wissenschaftler:innen in Kürze einen neuen Photobioreaktortyp integrieren.
Prozessmodellierung und Zukunftsperspektiven
Wie hoch der In- und Output der Bioraffinerie sein wird, soll ein Prozessmodell prognostizieren. Dieses hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA erstellt. So können Sie Verbesserungspotenziale identifizieren und die Entwicklung der Technologien steuern, erläuterte Edgar Gamero Fajardo vom Fraunhofer IPA.
Die Erfahrungen aus dem Testbetrieb sollen zeigen, ob sich eine Anlage im industriellen Maßstab wirtschaftlich rentieren würde. Dabei spielen der Automatisierungsgrad und eingesparte Entsorgungs- und Transportkosten eine wichtige Rolle.
Das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg und der Europäische Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) unterstützen das Projekt im Rahmen des Förderprogramms „Bioökonomie – Bioraffinerien zur Gewinnung von Rohstoffen aus Abfall und Abwasser – Bio-Ab-Cycling”.
