BioBZ ist ein vom CUTEC Institut koordiniertes Forschungsvorhaben im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft (ERWAS)“.

Projektlaufzeit: 01. Mai 2014 bis 30. April 2017

Förderkennzeichen: 02WER1317

Funktionsprinzip der bio-elektrochemischen Brennstoffzelle.

Hintergrund

Mit dem Vorhaben wird ein neuartiger Systemansatz verfolgt, der einen substanziellen Beitrag für die Energiewende in der Abwasserbehandlung leisten könnte. Der Ansatz beinhaltet eine Brennstoffzelle, die Mikroorganismen als Biokatalysatoren nutzt, um elektrische Energie durch biologischen (Teil-)Abbau organischer Abwasserinhaltsstoffe zu erzeugen.

Aufgrund der direkten Stromerzeugung und der damit verbundenen Reduzierung des Belüftungsenergieaufwandes können kommunale Abwasserbehandlungsanlagen prinzipiell in regenerative Energiequellen umgewandelt werden. Hierzu sind allerdings noch erhebliche Entwicklungsschritte erforderlich, aber auch grundsätzliche Fragen zu klären im Zusammenhang mit der Reinigungsleistung und den Möglichkeiten einer technischen Integration auf Abwasserbehandlungsanlagen.

Ziele

Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung einer bio-elektrochemischen Brennstoffzelle für den Einsatz in Abwasserbehandlungsanlagen. Im Rahmen der dreijährigen Entwicklungsarbeiten sollen neben den elektro- und biochemischen auch verfahrenstechnische und konstruktive Fragestellungen berücksichtigt werden, um der Komplexität des Brennstoffzellensystems gerecht zu werden.

Die Erkenntnisse aus den Untersuchungen bezüglich Elektrodenmaterial und -ausführung, Biofilmstruktur, Stromausbeute, Abbaueffizienz, elektrischer Verschaltung und konstruktiver Stackausführung sollen dann genutzt werden, um einen Stackaufbau für eine Pilotanlage zu entwerfen. Durch den anschließenden Demonstrationsbetrieb der Pilotanlage soll die Leistungsfähigkeit der BioBZ anhand technischer, ökonomischer und ökologischer Bewertungen nachgewiesen werden.

Weitere Ziele sind:

(a) nachzuweisen, dass eine Netto-Stromproduktion möglich ist und
(b) festzustellen, inwieweit eine solches System auf einer Kläranlage integriert werden kann und welche Auswirkungen es auf den Kläranlagenbetrieb haben könnte.

Darüber hinaus soll der Abbau von ausgewählten Mikroschadstoffen untersucht werden, weil die Abwasserbehandlung zukünftig nicht mehr losgelöst von der Mikroschadstoffelimination betrachtet werden dürfte.

Ergänzende Untersuchungen betreffen die Entwicklung und Bewertung einer bio-elektrochemischen Elektrolyse zur Wasserstoffproduktion als Alternative zur Stromproduktion.