Die Dunkle Fermentation erzeugt mittels anaerober Vergärung aus Biomasse Biowasserstoff (H2), Methan (CH4), und Kohlenstoffdioxid (CO2). Der in diesem Verfahren hergestellte Biowasserstoff wird als grüner Wasserstoff deklariert (siehe auch Frage des Monats März 2020: „Was bedeuten die Farben von Wasserstoff?“). Das aus dem biologischem Kreislauf stammende Nebenprodukt CO2 wird für die energetische Nutzung benötigt und anschließend dem biologischen Kreislauf wieder zugeführt1.
Detaillierter Verfahrensablauf zur Erzeugung von Biowasserstoff
Die Dunkle Fermentation ist in zwei voneinander getrennte Verfahrensschritte aufgeteilt. Im ersten Schritt wandeln Mikroorganismen komplexe organische Verbindungen aus Biomasse, Reststoffen und Abwässern zu H2 und CO2 um. Dieser Umwandlungsprozess erfolgt ausschließlich unter anaeroben Bedingungen, sowie unter Abwesenheit von Licht und bei Temperaturen von 30°C – 80°C. Da im ersten Schritt nicht alle organischen Verbindungen verwertet werden können, benötigt die Dunkle Fermentation einen abschließenden Verfahrensschritt. Hierbei wird ebenfalls unter anaeroben Bedingungen die verbleibende Organik zu CH4 und CO2 umgewandelt. Das gewonnene H2 aus diesen Arbeitsschritten ist der Biowasserstoff. Das dabei anfallende CO2 stammt aus regenerativen Quellen und Abfallstoffen und wird nach seiner energetischen Nutzung dem natürlichen Kreislauf wieder zugeführt2.
Großes Potential für die Biowasserstofferzeugung
In Deutschland setzt sich die Biomasse zu 50% aus Abfällen der Landwirtschaft, zu 35% aus kommunalen Abfällen, Klärschlamm und Küchenabfällen und zu 15% aus Abfällen der Textilindustrie zusammen. Aktuell wird Biowasserstoff ausschließlich durch Biomasse aus der Landwirtschaft in Biogasanlagen erzeugt. Ein wesentlicher Vorteil der Dunklen Fermentation ist, dass zur Herstellung von Biowasserstoff die bisher ungenutzten Biomassepotentiale aus dem kommunalen und dem Textilbereich verwendet werden können. Um diese Potentiale der Dunklen Fermentation voll auszuschöpfen, wurde das vom BMWi geförderte Forschungsprojekt „HyTech – Biologische Wasserstofferzeugung für eine nachhaltige Energiewirtschaft“ initiiert. Durch dieses Projekt sollen die Möglichkeiten zur Optimierung des Verfahrens der Dunklen Fermentation untersucht werden1 2.
Fazit für die Biowasserstofferzeugung mittels Dunkler Fermentation
Die Herstellung von Biowasserstoff durch das Verfahren der Dunklen Fermentation kann ein wichtiger Baustein der Wasserstoffwirtschaft werden und somit einen wichtigen Beitrag zur Sektorenkopplung liefern. Die Erzeugung von Biowasserstoff durch vorhandene Biomassepotentiale, wie z.B. Industrieabwässer ist unerlässlich, um die zukünftige Wasserstoffnachfrage zu decken. Gegenwärtig zeigt das Verfahren der Dunklen Fermentation die größten Potentiale in ein großtechnisches Verfahren überführt zu werden.
Wir beraten Sie gerne ausführlich zum Thema „Herstellung von Biowasserstoff“:
Für weitere Fragen des Monats und Rückmeldungen stehen wir gerne zur Verfügung:
1 Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2020). Verbundvorhaben: HyTech – Biologische Wasserstofferzeugung für eine nachhaltige Energiewirtschaft. Abgerufen 05.10.2020, von https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&q=EB1920&m=2&v=10&s=12&id=1438098
2 Weide, T., Dr.-Ing. Brügging, E., (2020). Potentialstudie: Bio-H2 aus organischen Reststoffen mittels dunkler Fermentation in Deutschland und den Niederlanden. Abgerufen 05.10.2020, von http://www.biohydrogen.eu/wp-content/uploads/2020/09/2020-09-18-Wasserstoff-Potential-DE-NL_final.pdf