Das Ziel einer nachhaltigen Energieversorgung und die damit verbundene Forcierung erneuerbarer Energien sind mit zahlreichen Problemen wie stark fluktuierender Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie oder erhöhtem Flächenbedarf bzw. begrenzter Flächenverfügbarkeit durch Nutzung von Biomasse verbunden. Neben der Stromerzeugung besteht auch in anderen Sektoren wie Wärmegenerierung, Industrie und vor allem Mobilität zukünftig ein erhöhter Bedarf an erneuerbaren Energieträgern. Im Projekt „OptFuel“ werden in einem optimierten Gesamtprozess aus Biomasse verschiedene Energieträger unter Einbindung von Überschussstrom gewonnen. Dazu werden verschiedene Verfahrensschritte kombiniert, wobei jeder für sich alleine vermarktungsfähige, eigenständige Produkte erzeugt. Das Prozesskonzept OptFuel wird nachfolgend charakterisiert: In der H2-Fermentation (Dunkelfermentation) wird aus Reststoffbiomasse Wasserstoff erzeugt und der nicht verwertete Gärrest in einem adaptierten Biogasprozess zu CH4 und CO2 umgewandelt. In der nachgeschalteten Aufbereitungsstufe wird das CO2 abgetrennt um Biomethan in Austauschgasqualität1 mit einem Anteil von über 96 Vol-% CH4 zu erhalten. Das abgetrennte CO2 wird zur Strippung in die H2-Fermentation rückgeführt. Das erzeugte H2/CO2-Gemisch aus der H2-Fermentation kann in einer chemischen Methanisierung zu Methan synthetisiert werden. Alternativ dazu wird die biologische Methanisierung/Flüssig Energieträger- Produktion unter Einsatz von Mikroorganismen untersucht. Je nach wirtschaftlichen Rahmenbedingungen kann dieser Reaktor mit anderen Mikroorganismen auch zur biotechnologischen Erzeugung flüssiger Energieträger wie Ethanol oder Butanol genutzt werden. Dadurch wird eine hohe Produktflexibilität ohne wesentliche Anlagenumbauten gewährleistet. Überschussstrom aus fluktuierenden erneuerbaren Energieträgern wird zur Wasserstoffproduktion in einem Elektrolyseur genutzt. Der zusätzliche Wasserstoff führt zu einer deutlich höheren Ausbeute in der Methanisierung bzw. Flüssig-Energieträger- Produktion, da CO2 in der H2-Fermentation im Überschuss vorhanden ist. Ziel ist, den Überschussstrom dabei jederzeit kurzfristig in das System zu integrieren und somit in speicherbare Energieträger überzuführen. Ein separates Hoch- und Abfahren der anderen Anlagenteile ist nicht notwendig und die Investitionskosten der chemischen Stromspeicherung müssen sich nicht alleinig durch die Verwertung von Überschussstrom amortisieren. Vorteil der Kombination von H2-Fermentation und Biogasprozess sind die deutlich reduzierten Aufenthaltszeiten und besseren Konversionsraten, die zu geringeren Energieträgergestehungskosten führen. Durch die flexible Erzeugung verschiedener Energieträger kann eine maximale Wirtschaftlichkeit in Abhängigkeit von den Marktbedingungen erreicht werden. Der optimierte Gesamtprozess soll am Ende der Projektlaufzeit in einer kontinuierlich betreibbaren Technikumsanlage abgebildet sein und die Grundlage für eine industrielle Demoanlage darstellen.
