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Investigating Methanogenic Cellular Responses to Industrial Biomethanation using Scale-down and Systems Biology Approaches

Descrizione del progetto

Ingegnerizzare microrganismi per immagazzinare energia rinnovabile sotto forma di metano

L’energia solare ed eolica sono intermittenti e richiedono soluzioni efficienti per l’accumulo di energia, il che rappresenta una sfida per la transizione dell’Europa verso le energie rinnovabili. Un approccio promettente in tal senso consiste nel convertire l’elettricità rinnovabile in eccesso in idrogeno, che può poi essere trasformato biologicamente in metano da microrganismi chiamati metanogeni; portare questo processo su scala industriale, tuttavia, è tuttora difficile a causa della disponibilità fluttuante di idrogeno e dell’eterogeneità dei reattori. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto METH-SCALE mira a studiare il modo in cui i metanogeni rispondono e si adattano a queste condizioni difficili. Mediante l’impiego di bioreattori, analisi multi-omiche e modellizzazione computazionale, i ricercatori scopriranno i meccanismi di risposta allo stress, fornendo conoscenze che contribuiranno a migliorare i ceppi batterici e a ottimizzare il processo, il che offrirà una soluzione alternativa per lo stoccaggio di energia su larga scala.

Obiettivo

Europe has pledged to mitigate climate change by reducing greenhouse gas emissions and transitioning from fossil fuels to renewable energy. However, the intermittency of renewable energy sources presents a major challenge, requiring energy storage solutions. The power-to-gas (PtG) platform addresses this by converting surplus renewable electricity into hydrogen (H2) via water electrolysis. While H2 is a promising carbon-free fuel, its limited compatibility with existing natural gas infrastructure restricts its direct use. An alternative is biomethanation, where H2 and carbon dioxide are biologically converted into methane by methanogens, enabling integration into established gas grids. Electrochaea GmbH is commercializing PtG-biomethanation using Methanothermobacter thermautotrophicus. Despite successful pilot deployments, scaling biomethanation to industrial levels remains challenging due to bioreactor heterogeneities and fluctuating H2 availability.

METH-SCALE aims to improve biomethanation by studying the methanogenic cellular response of heterogeneous bioreactors and intermittent substrate availability. METH-SCALE will 1) develop a lab-scale platform that mimics industrial biomethanation conditions, 2) evolve M. thermautotrophicus ΔH under intermittent H2 supply, and 3) characterize and model the adaptations to generate predictive insights and scalable solutions for industrial-scale biomethanation. METH-SCALE will use computational fluid dynamics, bioreactors, multi-omics, and kinetic modelling to uncover stress-response mechanisms, energy and redox balancing, memory effects, and potential genomic changes. These insights will inform strategies for strain improvement and bioprocess optimization, enhancing biomethanation efficiency and stability. The industry-engaged supervisory team will ensure translational relevance and support contributions toward meeting the European Climate Law’s 2050 climate neutrality target.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

UNIVERSITY OF STUTTGART
Contributo netto dell'UE
€ 363 925,92
Indirizzo
KEPLERSTRASSE 7
70174 Stuttgart
Germania
Regione
Baden-Württemberg Stuttgart Stuttgart, Stadtkreis
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)