SynerGas

Facts:

Laufzeit: 01.04.2026-31.03.2030
Förderkennzeichen: 13HAW05PX4

Ausgangssituation:

Wasserstoff besitzt eine immense Bedeutung bei der Dekarbonisierung der Industrie. Eine nachhaltige Produktion ist durch Elektrolyse aus Wind- und Solarstrom möglich, welche jedoch wetterabhängig ist. Zudem sind besonders die Windanlagen im Norden Deutschlands, so dass der Wasserstoff durch Gasleitungen an die Industriestandorte geliefert werden muss. Um möglichst unabhängig von Importen und Transportlogistik zu sein, bietet es sich an, Wasserstoff dezentral und wetterunabhängig unter Einsatz von Mikroorganismen aus organischen Reststoffen zu erzeugen und in einer Kaskade einen Biogasprozess anzuschließen bzw. dessen bestehende Infrastruktur zu nutzen. Biogene Rest- und Abfallstoffe aus Landwirtschaft, Kommunen und der Industrie werden bisher oft zur Biogaserzeugung eingesetzt. Viele Biogasanlagen verlieren in den nächsten Jahren die Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und werden unwirtschaftlich. Die Kaskadenproduktion der dualen Energieträger H₂ und CH₄ aus Reststoffen bietet ein neues Geschäftsfeld für Biogasanlagenbetreiber, Kommunen und Landwirtschaft.

Das Projekt:

Mit dem Forschungsprojekt wird die Weiterentwicklung eines integrierten Verfahrens zur Kaskadenproduktion von Wasserstoff und Biogas aus verschiedenen biogenen Reststoffen angestrebt, um den derzeitigen TRL-Level aus Forschungsprojekten der Antragstellenden von 4-5 auf 6-7 zu heben. Es handelt sich um eine konkret realisierbare Technologie, deren Markteinführung nach der Skalierung und TRL-Steigerung im Rahmen des Projekts begonnen werden soll. Unter Beteiligung von Wirtschaftspartnern sollen die bestehenden Biogas-Strukturen gestärkt werden, indem die vorhandene Biogastechnologie und deren Rohstofftoleranz erweitert werden, so dass zusätzlich höherwertiger Wasserstoff aus auch verholzten und kontaminierten Bioreststoffen entsteht. Auf diesem Wege können u. a. beide Energieträger dezentral am landwirtschaftlichen Betrieb oder in einer Kommune gewonnen und entweder vermarktet oder zum CO₂-neutralen Betrieb landwirtschaftlicher Maschinen sowie kommunaler Fahrzeuge genutzt werden.

Die Umsetzung im Projekt erfolgt in drei Arbeitspaketen, die sowohl forschungsbasierten Erkenntnisgewinn als auch einen Innovationstransfer in die Wirtschaft abbilden. Im ersten AP werden verschiedene Rest- und Abfallstoffe hinsichtlich Gasausbeute und die Rohstofftoleranz für die sequenzielle Wasserstoff- und Biogasproduktion untersucht. Für geeignete Substrate beinhaltet dies die Optimierung einer enzymatischen Hydroly-sestufe. Im 2. AP erfolgt der Aufbau der gesamten integrierten Prozesskette im Technikumsmaßstab (10 l) an der FH Aachen, d.h. die Reststoffvorbereitung durch Hydrolyse, die Wasserstoffproduktion sowie die angeschlossene Biogasproduktion. Das 3. AP ist der Aufbau und Betrieb einer containerbasierten, semikontinuierlich betriebene Pilotanlage mit 500 l Reaktorvolumen. Der Betrieb erfolgt beim Projektpartner „Kartoffelpower“ und dem Einsatz mit Kartoffelschalen in Jülich. Diese Anlage ermöglicht dezentral beim Landwirt Tests unter Realbedingungen. Ergänzend werden weitere Unternehmen und Kommunen projektbegleitend ihre Rohstoffe in den Pilotbetrieb einbringen (Stadt Aachen mit Grünschnitt, Bosch-Reutti mit Strohresten, PAPSTAR und Fasana mit Papier-Kurzfaserfraktionen). So wird die Weiternutzung der Technologie und Anlage für kommunale und landwirtschaftliche Stakeholder vorbereitet. Jährlich sollen im Prototypenbetrieb bis zu 12 t Bio-Reststoffe verarbeitet werden, um daraus ca. 400 Nm³ H₂ und 680 Nm³ Biogas in einer Kaskadennutzung der Rohstoffe gewinnen zu können.

Ziele:

Nach Abschluss des Projekts ist das Potential verschiedener biogener Rest- und Abfallstoffe für den Einsatz zur biologischen Wasserstoff- und Biogasproduktion in einem kaskadierten Prozess bekannt. Eine mobile containerbasierte Anlage steht zum Test weiterer Reststoffe zur Verfügung. Dieser Beleg eines hohen TRL sichert den Transfer der wissenschaftlichen Ergebnisse in die Praxis zu Unternehmen als auch Kommunen und auch als Ausgründung.