Eine innovative Methode zur Herstellung von grünem Biomethan aus klimaschädlichen Gasen wie Kohlendioxid (CO?) und Kohlenmonoxid (CO) wurde von Dr. Lu Feng und seinem Forschungsteam entwickelt. In fünf wissenschaftlichen Arbeiten dokumentieren die Forscher, wie Biofilmreaktoren Biomethan mit einem Reinheitsgrad von über 96 Prozent produzieren können, was eine nachhaltige Alternative zu Erdgas darstellt.
Die Methode nutzt Biofilme – Gemeinschaften von Mikroorganismen, die auf Oberflächen wachsen und Gase in Methan umwandeln. Im Gegensatz zur herkömmlichen Biogasproduktion, die organische Abfälle zersetzt, verarbeiten Biofilmreaktoren Gasströme unter sauerstofffreien Bedingungen. Durch Bioaugmentation, die gezielte Zugabe methanproduzierender Mikroben wie Methanothermobacter, wird die Effizienz der CO?-Umwandlung gesteigert. Die Biofilme verbessern den Gas-Flüssigkeits-Kontakt, erhöhen die Reaktionsfläche und tolerieren schädliche Substanzen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff (H?S), die in industriellen Gasströmen häufig vorkommen.
In einer Studie zeigte sich, dass Biofilmreaktoren auch bei hohen H?S-Konzentrationen, die in herkömmlichen Systemen die Methanproduktion um bis zu 30 Prozent reduzieren können, eine hohe Methanqualität beibehalten. Ebenso bewältigten sie hohe Ammoniakkonzentrationen, die bei der Verarbeitung von Fischschlamm, Tiergülle oder Lebensmittelabfällen entstehen. In einer weiteren Untersuchung wurde die Methode erfolgreich auf Syngas angewendet, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die aus Abfällen wie Kunststoffen oder holziger Biomasse gewonnen werden kann. Die Zugabe von Wasserstoff steigerte die Methanproduktion, erforderte jedoch eine präzise Steuerung, um Prozessungleichgewichte zu vermeiden.
Die Biofilm-basierte Methode eröffnet neue Möglichkeiten, unkonventionelle Substrate wie Kunststoffabfälle in erneuerbare Energie umzuwandeln. Sie bietet eine robuste und flexible Plattform für die Biogasproduktion, die schädliche Gasemissionen reduziert und gleichzeitig sauberen Brennstoff liefert. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der Technologie für industrielle Anwendungen, erfordern jedoch eine sorgfältige Prozesskontrolle, um maximale Effizienz zu gewährleisten.
Papers:
Getachew Birhanu Abera, Thea Os Andersen, Linn Solli, Svein Jarle Horn, Lu Feng, Impact of hydrogen sulphide on biomethanation and the potential mechanisms of mitigation, Biomass and Bioenergy, Volume 201, 2025,108051, ISSN 0961-9534,
https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2025 .108051
Getachew Birhanu Abera, Aryan Bhusal, Thea Os Andersen, Shuai Wang, Nabin Aryal, Svein Jarle Horn, Lu Feng, Mitigating ammonia inhibition in in-situ biomethanation using anaerobic moving bed biofilm reactor, Journal of Environmental Chemical Engineering,
Volume 13, Issue 5, 2025,118355, ISSN 2213-3437, https://doi.org/10.1016/j.jece.2025 .118355
Begüm Bilgiç, Thea Os Andersen, Getachew Birhanu Abera, Michal Sposób, Lu Feng, Svein Jarle Horn, Syngas biomethanation using trickle bed reactor, impact of external hydrogen addition at high loading rate, Bioresource Technology Reports, Volume 31, 2025,102197, ISSN 2589-014X, https://doi.org/10.1016/j.biteb.2025 .102197
Lu Feng, Thea Os Andersen, Live Heldal Hagen, Begum Bilgic, Svein Jarle Horn, Bioaugmentation by enriched hydrogenotrophic methanogens into trickle bed reactors for H2/CO2 conversion, Bioresource Technology, Volume 408, 2024, 131225, ISSN 0960-8524,
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024 .131225
Abera, G.B., Trømborg, E., Solli, L. et al. Biofilm application for anaerobic digestion: a systematic review and an industrial scale case. Biotechnol Biofuels 17, 145 (2024). https://doi.org/10.1186/s13068-024-02592-4
