Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Bioelektrochemisches System zur flexiblen Biogas-Erzeugung; Teilvorhaben 1: Design und Entwicklung von Stämmen und Konsortien für die Katalyse der Anoden- und Kathodenprozesse

Anschrift
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Fakultät für Chemie und Biowissenschaften - Institut für Angewandte Biowissenschaften
Fritz-Haber-Weg 2
76131 Karlsruhe
Kontakt
Prof. Dr. Johannes Gescher
Tel: +49 721 608-41940
E-Mail: johannes.gescher@kit.edu
FKZ
2219NR051
Anfang
01.08.2020
Ende
31.07.2023
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung einer mikrobiellen Elektrolysezelle, die in bestehende Biogasreaktoren nachgerüstet werden kann. Durch die Integration dieser Technologie soll eine dynamische Regelung des Biogasprozesses ermöglicht werden, indem organische Säuren im Reaktor bei Bedarf über ein bioelektrochemisches System eliminiert werden können. Der auf der Kathode der mikrobiellen Elektrolysezelle anfallende Wasserstoff soll in einem Nebenreaktor stofflich genutzt werden, um eine einfach aufzureinigende Plattformchemikalie (2,3-Butandiol) zu produzieren. Begleitend zu den praktischen Arbeiten wir eine Lösung zur einfachen Steuerungssoftware etabliert, die die ökonomischen Randbedingungen dynamisch miteinbezieht. Das Ziel des Teilvorhabens 1 ist zweigeteilt. Zum einen soll auf den Anoden des bioelektrochemischen Systems eine stabile Biozönose etabliert werden, die die Oxidation organischen Materials mit einer Elektrode als Elektronenakzeptor katalysiert. Dabei sollen möglichst hohe Stromdichten erreicht werden. Da dies insbesondere über die Ansiedlung spezifischer Mikroorganismen erreicht werden kann, soll eine neue Applikationsform etabliert werden, mit der diese Organismen ähnlich einer Farbe auf die Elektroden aufgetragen werden können. Auf der Kathodenseite des Reaktors wird Wasserstoff produziert. Als zweites Ziel des Vorhabens möchten wir diesen Wasserstoff nutzen, um mit Hilfe von Knallgasbakterien die Plattformchemikalie Butandiol zu produzieren. Dazu soll ein bestehender Stamm genetisch verändert werden, um sowohl das angestrebte Endprodukt erfolgreich zu produzieren und gleichzeitig möglichst langzeitstabil produktiv zu sein.

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