Bioökonomie Abfallstoffe nachhaltig nutzen
Ein neues Verbundprojekt wandelt Abwasser und Biodieselabfälle in Wertstoffe um.
Abwässer aus Kläranlagen und Abfälle aus der Biodieselproduktion in wertvolle Rohstoffe umsetzen: Dieses Ziel setzt sich ein neues Verbundprojekt, an dem auch Forschende der Ruhr-Universität beteiligt sind. Aus den gewonnenen Rohstoffen sollen umweltfreundliche Produkte wie Biotenside oder Biokraftstoffe hergestellt werden.
Das Kooperationsprojekt mit dem Titel „Gekoppelte Bioelektrochemische Produktion von E-Fuels und hochwertigen Chemikalien aus Abgasen und Abwässern" (kurz: BEFuel) wird von Januar 2024 an für drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einer Fördersumme von insgesamt 2,1 Million Euro unterstützt. Die Federführung liegt beim Fraunhofer UMSICHT, während die Ruhr-Universität mit drei Lehrstühlen maßgeblich am Forschungsvorhaben beteiligt ist. Das Bochumer Team besteht aus Forschenden der Arbeitsgruppe Anorganische Chemie I von Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel, des Lehrstuhls für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik von Prof. Dr. Marc Wichern und der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie von Prof. Dr. Dirk Tischler.
Umwandlung mithilfe von Elektro-Biotechnologie
„Im Projekt BEFuel wollen wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern ein bioelektrochemisches System erarbeiten, das mithilfe von erneuerbaren Energien organische Moleküle wie Biotenside und alternative Kraftstoffe aus Abfallprodukten herstellen kann“, erklären die Bochumer Forscher. Für die komplexe Elektrolyse sollen dabei zwei spezifische Abfallströme genutzt werden: Schlammwasser aus Kläranlagen und Abfallstoffe aus der Biodieselproduktion. „Wir setzen zum einen auf organische Nährstoffe aus Kläranalagen, welche eine Bindung des Kohlenstoffdioxids im Bioreaktor erlauben und damit eine direkte Produktbildung ermöglichen. Durch eine hocheffiziente Membrantrenntechnik können die Produkte direkt aus der Brühe isoliert und angereichert werden“, erklärt Dirk Tischler. Den Wasserstoff, den die Mikroorganismen dafür als Energieträger benötigen, können die Forschenden direkt aus dem Schlammwasser erzeugen - mithilfe eines speziellen Abwasser-Elektrolysemoduls. Zum anderen setzt das Team auf Rohglycerin. Rohglycerin ist ein Abfallstoff der Biodieselproduktion, welches an der Gegenelektrode zum Einsatz kommt und somit die Bildung von Grünem Wasserstoff vorantreibt. Die dabei gebildeten Reststoffe können von Mikroorganismen als Nährstoffe genutzt werden, um Biotenside zu bilden.
Beitrag zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft
Das Kooperationsprojekt BEFuel leistet damit einen bedeutenden Beitrag zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft und unterstützt die Bioökonomiestrategie Deutschlands. „Unsere innovative Methode ermöglicht eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Verwertung von Abfallprodukten. Unser Lösungsansatz besteht darin, Kläranlagen, die überwiegend in der Nähe von Siedlungsgebieten liegen und ein enormes, aber meist ungenutztes Potenzial für den Einsatz von Biotechnologien bieten, zu Bioraffinerien weiterzuentwickeln. Die entstehenden Endprodukte, alternative Kraftstoffe von hoher Energiedichte, können in der chemischen Industrie oder als Biokraftstoffe eingesetzt werden“, so Ulf-Peter Apfel.
Interdisziplinäres Vorhaben
In dem Projekt BEFuel kombinieren die Verbundpartner*innen Erkenntnisse aus den Bereichen der Analytik, Aufbereitung, Mikrobiologie, Biotechnologie, Elektrochemie und den Ingenieurwissenschaften. „Die Komplexität des Vorhabens lässt sich nur gemeinsam und interdisziplinär angehen und durch intensive Kooperation aus Forschung und Industrie verwirklichen“, hebt Marc Wichern hervor.
