Abfall in Energie zu verwandeln ist in Zeiten des Klimawandels ein zunehmend wichtiger Ansatz, um Energieversorgung nachhaltiger zu machen. Ein Team der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS) forscht nun in Kooperation mit dem französischen Unternehmen Prodeval an einem neuartigen Verfahren, mit dem sich Mülldeponie-Gase so aufbereiten lassen, dass sie in das Erdgasnetz eingespeist werden können oder als Bio-Flüssigerdgas (sogenanntes Bio-LNG) zur Verfügung stehen.
Die Prodeval GmbH hat sich auf die Aufbereitung von Biogas spezialisiert und finanziert das auf zwei Jahre angesetzte Forschungsprojekt.

„Nicht nur aus Umweltschutzgründen, sondern auch aus wirtschaftlichen Überlegungen heraus ist es für Unternehmen spannend, methanreiche Deponiegase nicht – wie oft üblich – abzufackeln, sondern sie aufzureinigen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Niklas Döring, Leiter der Forschungsgruppe Energie- und Ressourceneffizienz in der Prozessindustrie (ERPI) im Institut für Interdisziplinäre Technik (iit) an der Frankfurt UAS.
„Allerdings ist die Aufreinigung kompliziert, weil Deponiegase eine komplexe Matrix aus Gaskomponenten bilden und hohe Luftmengen enthalten“, erläutert der Wissenschaftler, der auch Studiengangsleiter des Bachelor-Studiengangs Bioverfahrenstechnik ist.

Adsorptionstechnologie kombiniert mit Membranfilterung

Für das neuartige Verfahren seiner Forschungsgruppe werden die Gasgemische nicht nur durch Membranen gefiltert, sondern auch mittels Adsorptionstechnologie aufgetrennt. Das bedeutet, dass die Gase durch einen Feststoff – das Adsorbens – geleitet werden, an dem einzelne Komponenten des Gemisches gewissermaßen „haften“ bleiben. „Dabei verspricht unser Verfahren eine deutlich höhere Ausbeute des Wertstoffs Methan als bisher etablierte Methoden“, so Döring.

„Als führender Hersteller von Anlagen zur Biogasaufbereitung arbeiten wir kontinuierlich an der Weiterentwicklung unserer Technologien und ihrer Anpassung an neue Anwendungsfelder“, sagt Sébastien Paolozzi, Präsident von Prodeval. „Mit der Aufbereitung und Verwertung von Deponiegas beschäftigen wir uns bereits seit der Gründung von Prodeval. Die Weiterentwicklung des Verfahrens mit dem Ziel, insbesondere die anspruchsvolle Abtrennung von Stickstoff effizienter und kostengünstiger zu gestalten, ist daher ein konsequenter nächster Schritt. Die Zusammenarbeit mit der Frankfurt University of Applied Sciences bietet uns die Möglichkeit, hierfür neue Ansätze wissenschaftlich zu untersuchen und die Technologie gezielt weiterzuentwickeln.“

Anlage selbst gebaut

Ein großer Teil der Forschung wird mithilfe einer Anlage durchgeführt, die das Team unter Federführung des festen wissenschaftlichen Mitarbeiters und Laboringenieurs Thomas Welter selbst gebaut hat: Die Forschungsgruppe hat ein Analysegerät für die Adsorptionsmessung – einen sogenannten Durchbruchsanalysator – entworfen, das ihr größere Flexibilität beim Experimentieren eröffnet als am Markt erhältliche Modelle. Beispielsweise lassen sich in einem weiten Druck- und Temperaturbereich Gleichgewichts- und Kinetikdaten für komplexe Gasgemische und die unterschiedlichsten Prozessvarianten mit hoher Genauigkeit erfassen.

Auch bei vergangenen Projekten der Forschungsgruppe kam die Anlage bereits zum Einsatz, etwa bei einem durch einen Industriepartner geförderten Forschungsprojekt zur Gewinnung von hochreinem Biogas aus der Vergärung von Biomasse und einem durch das Land Hessen geförderten Projekt zur Aufkonzentrierung von Lösemitteln aus Druckereiprozessen. (siehe PM dazu: https://idw-online.de/de/news667120)

Zur Forschungsgruppe ERPI:
Die Forschungsgruppe Energie- und Ressourceneffizienz in der Prozessindustrie (ERPI) setzt bereits seit zehn Jahren Projekte um, die entweder durch die öffentliche Hand oder durch direkte Industriekooperationen gefördert werden. Ihre Forschungsexpertise umfasst besonders die Adsorptions- und Filtrationstechnik, eigene vollautomatisierte Laboranlagen, Prozessmodellierung mit MATLAB und Python, einfache (eigens entwickelte) Short-Cut-Modelle zur Prozessauslegung und Optimierung in XLS sowie datenbasierte Prozessführungsstrategien. Ein zentrales Anliegen ist die konsequente Entwicklung praxisnaher Lösungen mit direktem Mehrwert für die industrielle Anwendung. Bisherige Forschungsprojekte lagen u.a. in den Anwendungsfeldern Biogasaufbereitung, VOC-Abscheidung (VOC: Volatile Organic Compounds, auf Deutsch flüchtige organische Verbindungen), Algenernte und Biokatalyse an Artificial Cells.

Die Forschungsergebnisse trägt Thomas Welter in seiner Promotion zusammen. Diese läuft kooperativ an der Universität von Cádiz (Spanien) im Doktorandenprogramm „Fertigung, Werkstoffe und Umwelttechnik“ und wird durch Prof. Hilario Vidal betreut.
Weitere Informationen zum Durchbruchsanalysator und zur Forschungsgruppe ERPI unter: https://www.frankfurt-university.de/?id=2056

Über PRODEVAL
PRODEVAL ist ein international tätiges Unternehmen und führend in der Aufbereitung und Verwertung von Biogas. Seit mehr als 30 Jahren engagiert sich das Unternehmen für die Energiewende und entwickelt innovative Lösungen für die Produktion und Verteilung von Biomethan sowie von flüssigem biogenem CO₂. PRODEVAL trägt zur Dekarbonisierung von Regionen bei, indem es lokal erzeugte Energie aus 100 % erneuerbaren Quellen bereitstellt und damit zur Schonung der Ressourcen für künftige Generationen beiträgt.
Mit sechs Tochtergesellschaften in mehreren Ländern und mittlerweile mehr als 750 Referenzanlagen weltweit verfügt das Unternehmen über eine starke internationale Präsenz.
Weitere Informationen: https://www.prodeval.com/de

Kontakt: Prodeval SAS, Advanced Projects and Solutions, Volker Eichenlaub,
Telefon: +49 1732716228, E-Mail: v.eichenlaub@prodeval.com