Chemikalien und Energie aus Kohlendioxid
Kohlenstoffabscheidung und -speicherung kann erhebliche Emissionsminderungen in einigen Sektoren bieten, hat aber Nachteile. Es hat hohe Investitionskosten, während die potentielle Speicherkapazität unsicher ist. Auch hat der öffentliche Widerstand im Laufe der Jahre zugenommen und das Verfahren ist energieintensiv. Anstatt das erfasste CO2 als Abfall zu behandeln, kann es als ein chemisches Ausgangsmaterial für die Synthese von anderen Chemikalien angesehen werden. Dies war der Schwerpunkt des EU-geförderten Projekts MICROBIOELECTROSYN (Microbially catalysed electricity driven bioproduction from CO2 at the cathode in bioelectrochemical systems). MICROBIOELECTROSYN wurde durch die kürzliche Entwicklung von bioelektrochemischen Systemen (BESs) angeregt. Insbesondere mikrobielle Brennstoffzellen, die Bakterien verwenden, um organische und anorganische Materie zur Erzeugung von Strom oxidieren, bewegen sich langsam von der Testbank auf den Markt. Mehrere Vorteile, einschließlich der Möglichkeit Mehrfachkohlenstoffverbindungen zu produzieren, lassen diesen Bioproduktionsansatz als vielversprechend erscheinen. Darüber hinaus kann die Energie, die für die strombetriebene Produktion von Feinchemikalien benötigt wird, mit Hilfe von Mikroorganismen aus erneuerbaren Quellen abgerufen werden. Vor dem MICROBIOELECTROSYN Projekt eigneten sich nur wenige mikrobielle Katalysatoren für dieses Verfahren. Darüber hinaus war die Wirkung der Elektrodenmaterialien und anderer Betriebsparameter auf die mikrobielle Kolonisierung an den Kathoden nicht bekannt. In einem ersten Schritt entwickelten die Forscher einen effizienten Ansatz, um eine gemischte, aber reproduzierbare mikrobielle Gemeinschaft anzureichern. Die angereicherte mikrobielle Population wurde dann in BES Kathoden für die sofortige Inbetriebnahme der Acetat-Bioproduktion von CO2 erfolgreich. Der Anreicherungsprozess umfasste die von 2-Bromoethanesulfonat einmal in der Anfangsphase, gefolgt von mehreren Kulturtransfers in rascher Folge. In Kombination mit dem kontinuierlichen galvanostatischen Betrieb der Kathoden, führte dies zur höchsten Acetatproduktion, die jemals erreicht wurde. Die erfolgreiche Demonstration der kontinuierlichen mikrobiellen Elektrosynthese öffnet den Weg für eine schnelle Umwandlung von CO2 und überschüssige elektrische Energie in speicherbare Chemikalien im Rahmen des Kohlenstoffabscheidungs- und Nutzungskonzepts. Dennoch müssen mehrere Betriebsparameter optimiert werden, um dieses Konzept in die Praxis zu bringen.
Schlüsselbegriffe
Kohlendioxid, geologische Speicherung, erneuerbar, Acetat, Kohlenstoffabscheidung und Nutzung
