Kleine Mikroben – große Auswirkungen: Die Technologie von Electrochaea zur Erzeugung von erneuerbarem Gas
Die Biomethanierungstechnologie:
Electrochaea ist ein dynamisches Startup mit Sitz in München, Deutschland. Die internationalen, interdisziplinären Teams achten darauf, dass sie gut für den Biokatalysator sorgen und ein produktives Umfeld (Bioreaktor) und ausreichend Nahrung (CO2 und H2) für die Erzeugung großer Mengen von erneuerbarem Methangas (RNG) bereitstellen. Besonderes Interesse an dieser neuen Technologie besteht weltweit bei den CO2-ausstoßenden Industrien, Gasnetzbetreibern sowie Erzeugern von Strom aus erneuerbaren Energien, die langfristige Energiespeicherlösungen für große Mengen benötigen. Die Liste der internationalen Projektmöglichkeiten für kommerzielle Netzlösungen ist lang. Der geschützte Power-to-Gas (P2G) Prozess von Electrochaea weist mehrere Vorteile auf: Er wandelt erneuerbare Energie und Kohlendioxid in erneuerbares Methangas mit Netzqualität für Speicherung und Verteilung um. Er recycelt CO2 in großen Mengen und gewährleistet, dass die bestehenden Gasnetze weltweit für die Verteilung und Speicherung von erneuerbarem Methangas benutzt werden können. Die Technologie wurde umfassend in Pilotanlagen in der Schweiz (Store&Go), in Dänemark (BioCat) und in den USA (NREL/SoCalGas) getestet. Erneuerbares Methangas wurde in die kommerziellen Gasnetze in der Schweiz und in Dänemark eingespeist und das produzierte Gas konnte für das französische Gasnetz und die kalifornische Vorschrift Rule 30 qualifiziert werden.
In diesem Prozess von Elektrochaea wird erneuerbares Methangas synthetisch aus CO2 und H2 von patentierten Biokatalysatoren produziert. Dabei handelt es sich um ausgewählte, hochentwickelte Mikroorganismen aus der Familie der methanogenen Archaen.
Der hocheffiziente, widerstandsfähige Biokatalysator trägt dazu bei, dass Electrochaea diese Methanisierungstechnologie mit geringen Kapital- und Betriebskosten und mehr Flexibilität als bei herkömmlichen thermochemischen Methanisierungsprozessen betreiben kann. Der Biokatalysator ist mit verschiedenen Arbeitszyklen und allgemeinen Verunreinigungen in CO2-Quellen kompatibel.
Neben dem patentierten Biokatalysator besitzt Electrochaea die Patente und das Know-how für das Biomethanisierungssystem, Kontrollen, Strategien zur Nährstoffversorgung des Biokatalysators, verschiedene kritische Auslegungsmerkmale und Technologien, technisch-wirtschaftliche Analysen und Integration in die bestehende CO2-Erzeugungsinfrastruktur.
CO2 kann aus jeder beliebigen Quelle recycelt werden, wie anaerobe Biokonverter, Deponien, Molkereien, Vergärungsanlagen oder Industrieprozesse wie Zement- oder Kalkproduktion oder die Stahlindustrie. Electrochaea hat die Verwendung von unbehandeltem Biogas in industriellem Maßstab in der Kläranlage in Avedore, Dänemark, unter Beweis gestellt. Das Unternehmen hat unbehandeltes Gas aus Geothermie, CO2 aus der Bioethanolproduktion sowie aus Wein- und Biervergärungsprozessen eingesetzt.
Die Technologie von Electrochaea ist
- hochflexibel und eignet sich ausgezeichnet für erneuerbare Energiequellen
- robust, da der Biokatalysator CO2 aus jeder beliebigen Quelle verarbeiten kann
- effizient, da sie CH4 aus 98,5 % des in das System eingespeisten CO2 generiert
- selbsttragend dank eines selbstreplizierenden Biokatalysators
- sicher aufgrund des Betriebs bei 65oC und 10 bar
Skalierung vom Pilotprojekt zur kommerziellen Anwendung – das Archetyp-Projekt
Electrochaea beendet zurzeit die Konstruktionsarbeiten für das 10MWe Archetyp-Projekt. Kraftanlagen nimmt als ausgewählter Partner für die Scale-Up-Phase am Projekt teil. Das Konstruktionsprojekt für die kommerzielle, skalierbare biologische Methanisierungsanlage wird teilweise durch einen Zuschuss des Europäischen Innovationsrates im Rahmen des Accelerator-Programms gefördert.
Das Projekt befindet sich in einem fortgeschrittenen Stadium und die technische Dokumentation für diesen Skalierungsschritt ist in Vorbereitung.
In die Konstruktionsarbeiten fließen Erkenntnisse aus vorherigen industriellen Pilotprojekten zur Eindämmung der maßgeblichen Skalierungs- und Projektrisiken ein.
Wichtige Projektdaten
- Technologie: Biomethanisierung – ausgewählte Archaen-Stämme
- Allgemeine Prozessbedingungen (Reaktorteil):
- Temperatur 65°C
- Druck 10 bar
- Skalierungsfaktor aus vorherigen Projekten: 10
- Kapazität des Elektrolyseurs: 10 MWe
- CO2-Kapazität: je 500 Nm3/h, ca. 1 t/h
- Zusammensetzung des eingespeisten Gases: 40 – 100 % CO2
- Grundfläche: 700 m2
- Konfiguration: Eine oder mehrere Verteilerstränge je nach Auslegung
Das Projekt ist als Basisprojekt ausgelegt, aufgrund seiner Hauptmerkmale – hoher Modularisierungsgrad, geringer Platzbedarf und Standalone-Konstruktion – aber problemlos und mit geringem Integrationsaufwand auf andere Projektstandorte übertragbar.
Gleichzeitig trägt es zur Reduzierung der Investitionsausgaben (Capex) und Betriebskosten (Opex) bei und umfasst einen digitalen Engineering-Workflow in allen Projektphasen, insbesondere Concept, Basic und Detail Engineering.
Das Projekt wird voraussichtlich im Oktober/November 2021 mit einer finalen Investitionsentscheidung (Final Investment Decision – FID) abgeschlossen werden. Anschließend wird die Entscheidung zum endgültigen Projektstandort getroffen. Dieser Archetyp von Electrochaea ist ein Entwurf für eine Standard-Biomethanisierungsanlage, der mit kürzeren Fristen und zu attraktiven Kosten auf kommerzielle Anlagen übertragen werden kann.
