Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energiepotenzial bei Biogas aus erneuerbaren Rohstoffen noch lange nicht ausgeschöpft

02.03.2011
Mainzer Wissenschaftler suchen nach Mikroorganismen, um die Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen zu optimieren

Die Herstellung von Biogas zur Energiegewinnung kann nach Auffassung von Wissenschaftlern noch deutlich optimiert werden. Gute Chancen dafür sieht Univ.-Prof. Dr. Helmut König, Leiter des Instituts für Mikrobiologie und Weinforschung an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, bei den mikrobiellen Prozessen zur Umwandlung von Biomasse in Methan.

„Bislang erhält man aus der Biomasse Biogas, das zu 50 bis 65 Volumenprozent aus Methan besteht. Die hydraulische Verweilzeit der Biomasse ist mit bis zu 70 Tagen aber noch zu lange und kann sicherlich mit optimierten Mikroorganismen noch wesentlich verbessert werden“, erwartet König. „Außerdem kommt es durch Übersäuerung öfters zu Gärstörungen, bei denen manchmal der gesamte Prozess zum Erliegen kommt. Auch hier suchen wir nach Abhilfe, da methanogene Bakterien unter diesen sauren Bedingungen nicht mehr wachsen können." In Deutschland wird Biogas in Biogasanlagen, die mit erneuerbaren Rohstoffen betrieben werden, meist durch die Vergärung von Mais hergestellt und hauptsächlich zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt oder auch nach Aufreinigung direkt in das Gasnetz eingespeist.

Weil fossile Brennstoffe wie Erdöl und Erdgas in spätestens 40 Jahren knapp werden, müssen alternative Energiequellen künftig einen weit größeren Stellenwert einnehmen und mehr zur Strom- und Wärmegewinnung beitragen als bisher. Der European Renewable Energy Council (EREC) schätzt, dass bis 2040 erneuerbare Energien 50 Prozent des europäischen Energiebedarfes decken werden. In Deutschland laufen derzeit etwa 5800 Biogasanlagen. Sie produzieren gut 10 Prozent des Stroms, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Hinzu kommt noch die Heizwärme. Bei der Biogastechnik nimmt Deutschland weltweit einen der vorderen Plätze ein.

Biogas hat gegenüber Energie aus Wind und Sonne den Vorteil, dass es kontinuierlich verfügbar ist und damit zur Deckung der Grundlast beiträgt. Außerdem kann Biomasse oder Biogas gelagert bzw. gespeichert werden, sodass es in Spitzenzeiten abrufbar ist. Biogas kann daher nach Auffassung von Experten eine wichtige Rolle beim Ausgleich der schwankenden Stromproduktion aus Windkraft und Sonnenenergie einnehmen.

Während die Anlagentechnik bei Biogas in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht hat, wurde die Prozessmikrobiologie und die Systematik der beteiligten Mikroorganismen allerdings noch relativ wenig erforscht. Das Institut für Mikrobiologie und Weinforschung arbeitet seit seiner Gründung Ende der 1960er Jahre auf ganz unterschiedlichen Gebieten mit Mikroorganismen wie zum Beispiel Bakterien und Hefen und hat aktuell zwei Forschungsprojekte über mikrobielle Biogasbildung am Laufen, ein weiteres wird demnächst folgen. „Wir untersuchen die Mikroorganismen in Biogasanlagen, identifizieren sie und untersuchen ihre physiologischen Leistungen. Dann gehen wir der Frage nach, ob es Kulturen gibt, die höhere Leistungen im Hinblick auf den Abbau von Pflanzenmaterial und die Biogasproduktion erbringen“, erklärt König. Die Arbeitsgruppe um Helmut König arbeitet dabei mit dem Prüf- und Forschungsinstitut (PFI) in Pirmasens zusammen, das Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz betreut und die Verfahrenstechniken optimiert.

Große Hoffnungen setzt die Arbeitsgruppe um König dabei auf die Lignocellulose-abbauende Darmmikrobiota von Termiten, die besonders in den Tropen und auch Subtropen vorkommen und dort innerhalb kürzester Zeit große Holzkonstruktionen und auch Holzhäuser zerstören. „Das Geheimnis der Termiten ist ihre Zusammenarbeit mit Darmbakterien, Hefen und Flagellaten, die Lignocellulosepartikel in nur 24 Stunden abbauen und weltweit für die Produktion von schätzungsweise 100 Millionen Tonnen Methan verantwortlich sind. Termiten sind etwa 150 Millionen Jahre alt und haben in dieser langen Zeitspanne den Prozess des mikrobiellen Lignocelluloseabbaus optimiert. Das wollen wir uns zu Nutze machen.“ Ein Buch über die Mikroorganismen des Termitendarms hat König zusammen mit seinem indischen Kollegen Prof. Ajit Varma im Springer-Verlag veröffentlicht. Die Mainzer Wissenschaftler haben die beteiligten Bakterien und Hefen isoliert und suchen nun mit dem PFI zusammen nach Lösungen, wie Mais oder andere erneuerbare Rohstoffe so zerkleinert werden können, dass sich die kleinen Partikel optimal für den mikrobiellen Lignocelluloseabbau eignen und die Methanherstellung dadurch beschleunigt wird.

„Die mikrobielle Prozessführung der Biogasgewinnung aus erneuerbaren Rohstoffen steht erst am Anfang ihrer Entwicklung“, meint König. Ein weiteres Forschungsfeld, das seine Arbeitsgruppe demnächst in Angriff nehmen wird, ist die mikrobielle Methanisierung neuer Substrate. In Deutschland wird bisher in Biogasanlagen vor allem Mais vergoren. Die Kritik wegen zunehmender Monokulturen und des Entzugs wichtiger Flächen für die Nahrungsmittelproduktion reist jedoch nicht ab – nicht nur in Ländern wie Mexiko, sondern auch in Deutschland. Daher sind Alternativen wie heimischer Grasschnitt von Wiesen interessant. „Die mikrobielle Umsetzung von Gras zu Methan bringt derzeit noch unterschiedliche Probleme mit sich und lässt sich sicherlich durch die Entwicklung geeigneter Verfahren und den Einsatz ausgewählter Mikroorganismen verbessern“, erwartet Mikrobiologieprofessor König. Die Biogas-Arbeiten am Institut für Mikrobiologie und Weinforschung werden von der Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) unterstützt.

Veröffentlichungen:
König H (1993) Methanogens. In: Sahm H (ed) Biotechnology. Biological Fundamentals. Vol. 1, pp. 251-264, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim
König H (2009) Biology of Methanogenic Archaea. In: A Text Book of Molecular Bio-technology. A. K. Chauhan, A. Varma (eds.). I.K. International Publishing House Pvt. Ltd. New Delhi. pp. 915 - 933

König H, Fröhlich J, Hertel H (2006) Diversity and lignocellulolytic activities of cultured microorganisms. In: Intestinal Microorganisms of Termites and Other Invertebrates (H. König and A. Varma, eds.) Springer Verlag, Heidelberg. pp. 271 - 301

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Helmut König
Institut für Mikrobiologie und Weinforschung
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-24634; Fax +49 6131 39-22695
E-Mail: hkoenig@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de/FB/Biologie/Mikrobiologie/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte