Im Zuge der Energiewende ist Power-to-Methane eine vielversprechende Speichertechnologie für die Gewährleistung einer bedarfsgerechten Energieversorgung.
Die mikrobiologische Umwandlung von Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) zu Methan (CH4) unter anaeroben Bedingungen durch hydrogenotrophe methanogene Archaeen ist als Teilprozess aus Biogasanlagen oder Faulbehältern auf Kläranlagen bekannt und im Vergleich zum bekannten chemisch-katalytischen Sabatier-Prozess deutlich robuster und einfacher zu realisieren. Es werden keine Katalysatoren benötigt, die Anforderungen an die Rohgasqualität sind deutlich geringer und auch die Prozessbedingungen sind weniger extrem.
Biologische Reaktoren können mit Reinkulturen oder mit einem breiten Spektrum von Mischkulturen betrieben werden. Reinkulturen erreichen häufig höhere Methanbildungsraten sind aber im Betrieb anfälliger für Prozessstörungen. In einem effizienten Betrieb dominieren die methanogenen Archaeen (vgl. Abbildung), die für die Erzeugung von CH4 verantwortlich sind. Daneben enthalten viele biologische Reaktoren verschiedene acidogene, acetogene und syntrophe fettsäureoxidierende Bakterien.
Die Zusammensetzung der Mikroorganismen (Biozönose) zu unterschiedlichen Prozesszuständen ist ein wichtiger Untersuchungsschwerpunkt, um die Prozesse besser zu verstehen und potenzielle Prozessindikatoren zu identifizieren. Durch die Charakterisierung und Quantifizierung der Biozönose kann somit ein Frühwarnsystem für mögliche Prozessstörungen entwickelt werden.
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