Mikroben verwandeln Kohlendioxid in Erdgas
Neuer Ansatz für preiswerte Speicherung von erneuerbarer Energie.
Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), der Stanford University und des kalifornischen Energieversorgers Southern California Gas (SoCalGas) arbeiten gemeinsam an einem neuen Ansatz, um überschüssigen Solar- und Windstrom sowie Kohlendioxid aus Biogas- und Kläranlagen direkt in Erdgas zu verwandelt. Möglich werden soll das mithilfe von speziellen Mikroorganismen, die Wasserstoff und Kohlendioxid gewissermaßen „verspeisen“ und als Endprodukt ihres Stoffwechselprozesses reines Methan erzeugen. Ziel ist es, eine preiswerte Speichermöglichkeit für erneuerbare Energie zu finden.
Konkurrenz für deutsches Unternehmen
Die Methanproduktion findet in einer mikrobiellen elektrochemischen Zelle statt, die mit überschüssigem Strom versorgt wird. Dadurch wird Wasserstoff erzeugt, der mit eingespeistem Kohlendioxid den Mikroorganismen als Nährstoff dient. Stoffwechselprodukt ist reines Methan. Die Mikroorganismen stammen vermutlich aus der Familie der Archaeen. Eine ähnliche Zelle entwickelt auch das Unternehmen Electrochaea aus Planegg bei München. Für die Forscher des LLNL geht es darum, Elektroden zu optimieren, die für die Wasserstofferzeugung zuständig sind. Die Stanford-Forscher trimmen die Mikroorganismen auf Höchstleistung.
Methan als Ersatz für teure Batterien
Erneuerbarer Strom wird oft zu Zeiten produziert, zu denen er nicht gebraucht wird. Die Pufferung durch Batterien ist extrem teuer, vor allem wegen der hohen Investitionskosten. Die Speicherung in Form von Methan ist dagegen äußerst günstig, weil das Erdgasnetz als Puffer genutzt werden kann, also kein Neubau nötig ist. Biogas enthält neben Methan bis zu 40 Prozent Kohlendioxid. Wenn es ins Erdgasnetz eingespeist werden soll, muss Letzteres abgetrennt werden. Bisher landet es in der Atmosphäre und verschärft so das Klimaproblem.
„Ziel unserer Forschung ist die Entwicklung des Prototypen eines Reaktors, in dem die Methanproduktion stattfindet“, sagt Sarah Baker, Chemikerin am LLNL. „Damit werten wir das Biogas kostengünstig auf und schaffen gleichzeitig eine Speichermöglichkeit für überschüssigen Strom“, ergänzt die Expertin. „Vor allem kleine Biogasproduzenten, die in Kalifornien überwiegen, könnten von der Technik profitieren“, ist SoCalGas-Manager Yuri Freedman überzeugt.
Zu viel Überschussstrom
Im Jahr 2025 wird es in Kalifornien pro Jahr zwischen 3.300 und 7.800 Gigawattstunden Überschussstrom geben, wie eine jüngst veröffentlichte LLNL-Studie prognostiziert. Würde diese Energie in Methan umgewandelt, könnten zwischen 158.000 und 370.000 Wohnungen damit beheizt oder 80.000 bis 187.000 Haushalte mit Strom versorgt werden, so die Berechnungen der am Projekt beteiligten Forscher.
