Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Fest- und Wirbelbettreaktoren für elektrobiotechnologische Anwendungen - optimierte Biofilmbildung und skalierbares Reaktorkonzept

Angesichts knapper Ressourcen und einer wachsenden Weltbevölkerung benötigt die Menschheit neue, nachhaltige Arten des Wirtschaftens. Einen solchen Ansatz bietet die bio-basierte Wirtschaft. Ein Baustein auf dem Weg zu dieser Bioökonomie stellen elektrobiotechnologische Verfahren dar. Voraussetzung für die zukünftige erfolgreiche industrielle Anwendung der elektrobiotechnologischen Verfahren ist einerseits die Übertragung dieser vielversprechenden Laborergebnisse in die Praxis und andererseits die Verfügbarkeit von skalierbaren Reaktorkonzepten für industrielle Anwendungen.

Für relevante Raum-Zeit-Ausbeuten und damit eine technische Umsetzung der elektrobiotechnologischen Verfahren sind skalierbare Reaktorkonzepte und eine optimierte Biofilmbildung erforderlich. Diese Ziele des Antrags sollen mit der Entwicklung von Wirbel- und Festbettelektroden erreicht werden. Das besondere Innovationspotenzial des Antrages liegt im breiten Verwertungspotential der adressierten Anwendungen und in dem Ziel, sehr vielversprechende Laborergebnissen in die industrienahe Prozesse zu übertragen. Die Erfolge bei der Entwicklung und Vermarktung von Abwasserreinigungsanlagen und deren Komponenten werden zu einem Großteil von kleinen und mittelständischen Unternehmen und deren innovativen Produkten getragen. Hier haben deutsche Unternehmen eine starke Position im internationalen Vergleich.

Aus dem geplanten Vorhaben ergibt sich ein branchenübergreifender Nutzen für die mittelständische Industrie in Deutschland: Unternehmen des Apparatebaus und deren Zulieferer, Unternehmen im Bereich der Partikel-Systeme sowie KMUs aus dem Bereiche der modernen Datenanalyse werden von den Forschungsarbeiten profitieren. Weiterhin können Unternehmen aus der der biotechnologischen Produktion die Projektergebnisse für die zukünftige Entwicklung moderner Prozesse der mikrobiellen Elektrosynthese nutzen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Projektes wurden verschiedenen Verfahren und Produkte entwickelt, die in unterschiedlichen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden können:

Beschichtete Elektroden – die Beschichtungen und die Verfahren können sowohl in Anwendungen in denen Biofilme gewünscht werden, als auch in Prozessen in denen diese vermieden werden sollen eingesetzt werden (u.a. zur Vermeidung der Biokorrosion, Biofilme in der Papierindustrie, wasserführende Systeme).

Beschichtungsverfahren über Layer-by-Layer – die Verfahren können auch auf nicht leitenden Oberflächen (z.B. Medizintechnik) übertragen werden.

Analytik der Beschichtungen – die Verfahren, insbesondere das standardisierte Biofilm-Monitoring, können bei allen akademischen und industriellen Fragestellungen in dem Bereich Oberflächentechnik eingesetzt werden.

Biobrennstoffzellen - es wurden neue Reaktoren für die Elektrobiotechnologie entwickelt, die auch als Elektrolysezellen genutzt werden können.

Demonstrator – es wurde ein Demonstrator entwickelt und in Langzeit-Experimenten validiert, dieser kann nun für die Testung unterschiedlichen Biobrennstoffzellen genutzt werden.

Datenauswertung – der Einsatzbereich der neuronalen Netze wurde erweitert und diese können nun auch in der Elektrobiotechnologie eingesetzt werden.