Neuartiger Systemansatz in der Abwasserbehandlung mit einer mikrobiellen Brennstoffzelle, die mit Hilfe von Mikroorganismen auf direktem Wege Strom aus Abwasser erzeugt und dabei Inhaltsstoffe im Wasser abbaut.
Im Verbundvorhaben „BioBZ“ wurde ein neuartiger Systemansatz verfolgt, um die Energiewende in der Abwasserbehandlung zu ermöglichen. Kernstück der entwickelten Anlage ist eine mikrobielle Brennstoffzelle (MBZ), die mit Hilfe von Mikroorganismen auf direktem Wege Strom aus Abwasser erzeugt.
Dafür werden elektroaktive Biofilme gezüchtet und auf Elektrodenflächen angesiedelt. Die Mikroorganismen bauen die organischen Inhaltsstoffe ab und geben die dabei freiwerdenden Elektronen in den Stromkreislauf ab.
Im Rahmen einer Maßstabsvergrößerung, vom Labor- in den halbtechnischen Maßstab (Scale-up-Faktor von ca. 1.500), konnten folgende neue Elektrodenmaterialien und Bauteile für eine optimierte Stromausbeute entwickelt werden:
- Komposit-Flachelektrode aus elektrisch leitfähigem Polymer und Graphit als Anode für den Bewuchs mit elektroaktiven Mikroorganismen
- Katalysatormischung für optimierte Sauerstoffreduktion an der Kathode
- Konzept und Bauteile für eine eigenstromverbrauchsminimierte Regelung der Stromausbeute
- Prototyp für die Speicherung und Nutzung des mikrobiell erzeugten Stroms.
Für die Anwendbarkeit des Verfahrens in der Praxis sind allerdings noch einige Weiterentwicklungen erforderlich. Diese werden im Nachfolgeprojekt Demo-BioBZ (www.demo-biobz.de) erforscht und umgesetzt.
Angestrebt wird dabei der Bau einer Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 200-250 EW auf der Kläranlage Goslar. Anwendungspotenziale werden perspektivisch zunächst bei Kläranlagen der Größenklassen GK1 (unter 1.000 EW) und GK2 (bis 5.000 EW) gesehen. In diesem Bereich sind sowohl die einwohnerspezifischen Investitionskosten als auch die spez. Energiekosten am höchsten, so dass hier ein wirtschaftlicher Betrieb erwartet werden kann. Langfristig verspricht der Ansatz die Behandlung größerer Abwassermengen mit vollständiger C- und N-Elimination und gleichzeitiger klimaneutraler Stromerzeugung. Als Ziel des Folgeprojektes wird ein vollständiger Inselbetrieb und ein TRL von 9 angestrebt.
