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Biologische Methanisierung – Mikroorganismen im Einsatz von Power-to-Gas

Statt eines thermochemischen Verfahrens setzt Electrochaea Mikroorganismen zur Methanisierung in der neuen Power-to-Gas-Anlage von Regio Energie Solothurn ein.

Ende Januar 2019 feierte eine neue Power-to-Gas (PtG)-Anlage in der Schweizer Gemeinde Zuchwil ihre Inbetriebnahme. Sie ergänzt das in der Stadt Solothurn befindliche Hybridwerk des Energieversorgers Regio Energie Solothurn. Die Anlage ist Teil des gesamteuropäischen Forschungsprojektes STORE&GO, an dem Regio Energie Solothurn, das deutsche Unternehmen Electrochaea GmbH, die Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) sowie die Ecole polytechnique fédérale Lausanne (EPFL), die Eidgenössische Materialprüfungsund Forschungsanstalt (EMPA) und der Schweizer Verband des Gas- und Wasserfaches (SVGW) beteiligt sind. Das Besondere der neuen Anlage ist aber nicht, dass es das bestehende Hybridwerk um die Gewinnung von Biomethan erweitert. Vielmehr ist es der Prozess an sich, der als innovativ gilt. Denn statt des bisher üblichen thermochemischen Verfahrens zur Methanisierung von Wasserstoff nutzt die Anlage in Zuchwil Mikroorganismen.

In Solothurn (Schweiz) wurde eine neue PtG-Anlage feierlich eröffnet, die statt auf chemische Verfahren auf Archaeen – winzige Einzeller – setzt. Hier ein Bild der neuen Anlage auf dem Gelände des Versorgers Regio Energie Solothurn. Foto: Regio Energie Solothurn / Michel Luethi

Entwickelt hat diesen Prozess das in Planegg bei München beheimatete Unternehmen Electrochaea. Speziell gezüchtete Mikroorganismen – Archaeen genannt – wandeln Wasserstoff und Kohlendioxid in einem Bioreaktor in Biomethan um. Es sind Einzeller ohne Zellkern, die auch als Archaebakterien oder Urbakterien bezeichnet werden und in verschiedenen, teils extremen Lebensräumen vorkommen – so zum Beispiel in vulkanischen heißen Quellen, Ozeanen und unterschiedlichen Böden.

Von der Grundlagenforschung nach Solothurn

Die Grundlagenforschung für das Konzept betrieben 2006 Professor Laurens Mets und sein Team an der Universität Chicago. Die Forscher passten einen Archaeastamm an die industrielle Anwendung an: Wie Electrochaea angibt, weisen die in ihrer Anlage zum Einsatz kommenden Mikroorganismen eine hohe Massenumwandlungseffizienz und Toleranz gegenüber Verunreinigungen auf, die in industriellen CO2-Quellen vorkommen, wie etwa Sauerstoff, Schwefelwasserstoff oder Kleinstpartikel. Zudem ermögliche die schnelle Reaktionskinetik des Archaeastamms erst eine Skalierung bis zur kommerziellen Anwendung. Erste größere Feldversuche im Labormaßstab sowie einer im vorkommerziellen Maßstab fanden in einem Dreijahreszeitraum von 2011 in St. Lewis, USA, und in Foulum in Dänemark statt. Im Jahr 2016, zwei Jahre nach der Gründung der Electrochaea GmbH, ging die erste mit Archaeen betriebene 1-Megawatt-Anlage unter dem Namen BioCat in Betrieb.

Die in Solothurn auf dem Aarmatt-Areal der Regio Energie Solothurn erbaute STORE& GO-Anlage nach Vorbild von BioCat besteht aus einem zwölf Meter hohen Turm und einem zwölf mal zwölf Meter großen Containerbau, der den von Electrochaea entwickelten Bioreaktor umgibt und systemisch mit dem Hybridkraftwerk wie auch dem Zweckverband Abwasserregion Solothurn-Emme (ZASE) ver- bunden ist. Die Archaeen, die für die Umwandlung von Wasserstoff und Kohlendioxid in Biomethan zuständig sind, befinden sich in einer wässrigen Lösung innerhalb des Reaktors – bei einer Temperatur zwischen 50 und 60 Grad Celsius. Die Rohstoffe Wasserstoff und Kohlendioxid werden der Anlage zum einen vom Hybridkraftwerk der Regio Energie Solothurn und zum anderen über eine Leitung des ZASE zugeführt.

Aufbau der BioCat-Anlage von Electrochaea. Foto: Electrochaea GmbH / Michael Rogge

„Eine Energiewende bedingt intelligente Lösungen“, kommentiert Felix Strässle, Direktor der Regio Energie Solothurn, die Eröffnung der neuen Anlage. Das von den Mikroorganismen umgewandelte Biomethan verfügt über eine identische chemische Zusammensetzung wie Erdgas und kann deshalb unbegrenzt ins Schweizer Erdgasnetz eingespeist werden, wie Regio Energie Solothurn angibt. Für die getätigten Forschungen zu PtG-Technologien in der Schweiz steht seitens des STORE&GO-Projektes ein Budget von 5,7 Milliarden Euro zur Verfügung, gefördert durch das Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI). (vb)

Kontakt: Regio Energie Solothurn, Sandra Hungerbühler, 4502 Solothurn (Schweiz), Tel.: +41 32 626 94 94, sandra.hungerbuehler@regioenergie.ch