2-stufige mikrobielle Elektrolysezelle

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501645

Schlüsselwörter (Englisch)

Methane, electrogens, activated sludge, process, metagenomics

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Eine energiesparende bioelektrische Methanisierung von Klärschlamm wird entwickelt. In diesem Prozess wird in einem ersten Schritt ein bester Abbau von organischen Verbindungen bei Raumtemperatur angestrebt. Das sich entwickelnde Biogas wird in einer zweiten Stufe zu reinem Methan umgesetzt. Biofilme werden durch Next Generation Sequencing charakterisiert.

Kurzbeschreibung (Englisch)

An energy-saving bio-electrical methanisation process using sludge is being developed. In this process a best digestion regime for organic compounds is sought in a first step at room temperature. Developing biogas will be transferred to a second stage to obtain pure methane. Biofilms are characterized by Next Generation Sequencing.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Beim laufenden Umbau der Schweizer Energieversorgung ruhen grosse Hoffnungen auf Biogas. Dieser Energieträger gilt als klimaneutrale Alternative zum weit verbreiteten Erdgas. Biogas wird unter anderem in Abwasserreinigungsanlagen aus dem Schlamm der biologischen Reinigungsstufe gewonnen. Das Rohgas muss allerdings aufbereitet werden, bevor es mit Erdgas-Qualität ins Gasnetz eingespeist werden kann. Dieser Aufbereitungsschritt könnte künftig durch Einsatz der MEC-Technologie (kurz für: Mikrobielle Elektrolysezelle) vereinfacht werden. Ein Walliser Forschungsteam hat das Verfahren an zwei MEC-Pilotzellen erprobt. Die Ergebnisse sind vielversprechend.

Zugehörige Dokumente

• Fachartikel_B. Vogel [PDF] 4'050 kB

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Dans le cadre de la restructuration en cours de l’approvisionnement énergétique de la Suisse, de grands espoirs reposent sur le biogaz. Cette source d’énergie est considérée comme une alternative climatiquement neutre au très répandu gaz naturel. Le biogaz est notamment produit dans les stations d’épuration des eaux usées à partir des boues issues de l’étape biologique de l’épuration. Le gaz brut doit toutefois être traité avant de pouvoir être injecté dans le réseau de gaz avec une qualité de gaz naturel. Cette étape de traitement pourrait être réalisée à l’avenir en utilisant la technologie MEC (abréviation de: cellule d’électrolyse microbienne). Une équipe de recherche valaisanne a testé le procédé sur deux cellules MEC pilotes. Les résultats sont prometteurs.

Zugehörige Dokumente

• Article spécialisé_B. Vogel [PDF] 3'994 kB

Schlussbericht (Deutsch)

Informationen zum Projektinhalt sowie den wichtigsten Ergebnissen und Schlussfolgerungen 

Die Mikrobielle Elektrolyse kombiniert die klassische fermentative Methanisierung zu Biogas mit dem Konzept der Power-To-X Technologie. Das Resultat ist ein Hybrides Methanisierungsverfahren mit breitem Einsatzpotential in Kläranlagen, Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie und Bioraffinerien. Es wurde in diesem Projekt gezeigt, dass ein verbesserter Methangehalt im Biogas möglich ist. Die Methangehalte stiegen dabei von 55-60% auf 75-80%. Diese Ausbeuten resultierten zudem bei Raumtemperatur. Somit sind keine mesophilen oder thermophilen Bedingungen nötig und die Heizenergie kann anderweitig verwendet werden. Die Resultate zeigen zudem, dass die extern zugeführte elektrische Energie den Prozess unterstützte und bei optimaler Prozessführung die zugeführte Energie in gespeicherte Energie umgewandelt wurde. Damit ist ein Prozess verfügbar der auf einfache Art und Weise nachhaltig Produzierte Energie in Biogas gespeichert werden kann.

Schlussbericht (Englisch)

Information about the project content as well as the main results and conclusions 

Microbial electrolysis combines classic fermentative methanation to biogas with the concept of power-to-X technology. The result is a hybrid methanation process that can widely be used in sewage treatment plants, agriculture, the food industry and biorefineries. This project showed that an improved methane content in biogas is possible. The methane contents increased from 55-60% to 75-80%. These yields resulted at room temperature, i.e. no mesophilic or thermophilic conditions were necessary and the heating energy could be used elsewhere. The results also showed that the externally supplied power supported the process and that, with optimal process control, the supplied energy was converted into stored energy. The process therefore allows easy storage of sustainably produced energy in biogas. 

Zugehörige Dokumente

• Final Report [PDF] 615 kB

Schlussbericht (Französisch)

Informations sur le contenu du projet et les principaux résultats et conclusions 

L’électrolyse microbienne combine la méthanisation fermentative classique du biogaz avec le concept de la technologie Power-To-X. Le résultat est un procédé de méthanisation hybride offrant un large potentiel d’utilisation pour les stations d’épuration, l’agriculture, l’industrie agro-alimentaire et les bioraffineries. Ce projet a permis de montrer que le taux de méthane dans le biogaz pouvait être optimisé, c’est-à-dire augmenté de 55-60% à 75-80%. Ce taux de rendement est possible à température ambiante et ne nécessite donc pas de conditions mésophiles ou thermophiles. L’énergie de chauffage peut ainsi être utilisée à d’autres fins. Les résultats montrent également que l’énergie fournie de l’extérieur soutient le processus et que pour une gestion optimale du processus, l’énergie fournie est transformée en énergie stockée. Il en résulte un processus permettant de stocker de l’énergie produite de manière durable dans du biogaz.