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Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eisenhuth GmbH & Co. KG durchgeführt. 1. Ziel des Vorhabens- Im vorliegenden Projekt wird von den Partnern eine Bio-Brennstoffzelle zum Einsatz in einer Kläranlage entwickelt, ein Funktionsmuster gefertigt und in Betrieb genommen. Dieser Bio-Reaktor reinigt das Wasser von Schadstoffen und erzeugt dabei elektrische Energie. Dafür sind keine Edelmetallkatalysatoren erforderlich. Die Leistung der BioBZ ist mit ca.0,5 Watt/m2 aktive Fläche gering, so dass große Flächen bzw. große Platten erforderlich sind. Der Beitrag von Eisenhuth ist die Entwicklung und Fertigung der Bipolarplatten. Zudem leitet Eisenhuth das Arbeitspaket 3. 'Entwicklung der Pilotanlage'. Ziel der Forschungsarbeiten bei Eisenhuth ist die Entwicklung einer neuartigen Bipolarplatten-Technologie, die den Aufbau derart großflächiger Zellen erlaubt. Arbeitsplanung: Seitens der Bipolarplatten ist das Projekt in drei Phasen unterteilt: zunächst erfolgen in Phase 1. Vorversuche zur Auslegung des Flow Fields, insbesondere in Hinblick auf die große Zellfläche, den flüssigen Energieträger und vor allem den Gehalt an Schwebstoffen. In Phase 2 werden Graphite-Composite Platten im technischen Maßstab für die BioBZ Demo-Anlage entwickelt, gefertigt und dem Cutec zum Stack Assemling zur Verfügung gestellt. Phase 3 beinhaltet die Entwicklung einer Plattentechnologie, die für den großtechnischen Maßstab wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden kann. Hier werden Edelstahlplatten mit einer Carbon-Schicht versehen, die elektrisch leitfähig und katalytisch aktiv ist.

Teilprojekt F

Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eurawasser Betriebsführungsgesellschaft mbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung einer bio-elektrochemischen Brennstoffzelle im Pilotmaßstab. Dabei bringt die EURAWASSER Betriebsführungsgesellschaft mbH in Goslar ihre Expertise in der kommunalen Abwasserbehandlung ein. Innerhalb des Projektes der BioBZ wird auf dem Gelände der EURAWASSER Goslar eine Anpassung der Infrastruktur der Kläranlage soweit vorgenommen, dass eine Installation und der Betrieb der Pilotanlage ermöglicht wird. Während der Pilotphase sind stets qualifizierte Mitarbeiter vor Ort, die sich um die Versorgung der Brennstoffzelle mit Abwasser und die Untersuchung und Auswertung der täglichen Probenanalytik, sowie den Anlagenbetrieb kümmern. Die aus dem Pilotbetrieb gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse lassen eine praxisnahe Beurteilung und eine Bewertung über das Anwendungspotential aus Sicht der Abwasserreinigung zu. Innerhalb der EURAWASSER gruppe befinden sich Kläranlagen aller Größenklassen. Die umfangreiche Erfahrung zum Betrieb der Anlagen wird in eine Machbarkeitsstudie einfließen, in der eine theoretische Installation der biologischen Brennstoffzelle auf den verschiedenen Kläranlagen abgeschätzt und ein mögliches Anwendungspotential bewertet wird. Durch die Mitwirkung im Projekt BioBZ ist es der EURAWASSER möglich diese neue Technologie zur Energiegewinnung direkt zu testen und kommt damit ihrem Ziel des energieautarken Kläranlagenbetriebes weiter näher.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), Lehrstuhl für Wasserchemie und Wassertechnologie durchgeführt. Die Aufgabe der DVGW-Forschungsstelle Wasserchemie am EBI ist die Optimierung der BioBZ im Hinblick auf den maximal zu erzielenden Stoffumsatz auf der Anodenseite. Hierfür wird die Biofilmstruktur mit bildgebenden Verfahren visualisiert und strukturell charakterisiert. Gezielt soll die Korrelation der Biofilmstruktur mit den Kultivierungsbedingungen aufzeigt werden, um den Stoffübergang und -umsatz zu verbessern. Zudem wird der Biomasse-Abtrag charakterisiert, um Aussagen zum Langzeitbetrieb der BioBZ abzuleiten. Zusätzlich wird an der DVGW-Forschungsstelle die Elimination von Mikroschadstoffen in der BioBZ unter realen Bedingungen mit Abwasser als Kultivierungsmedium quantifiziert. Die Laborversuchsanlage wird mit zwei BioBZ aufgebaut. Reales Abwasser dient auf der Anodenseite als Elektronendonator (vorgeklärt) und auf der Kathodenseite als Elektronenakzeptor (biologisch gereinigt). Die Biofilme werden visualisiert und charakterisiert, um eine Korrelation der Versuchsbedingungen (CSB, Strömungsgeschwindigkeit, Temperatur) mit der Biofilmstruktur, dem Stoffumsatz und der Energieausbeute zu erhalten. Die Versuchsbedingungen werden systematisch variiert, um die optimalen Betriebsparameter der BioBZ zu ermitteln. Strömungssimulationen werden eingesetzt, um die Interaktion des Biofilms mit dem fließenden Medium zu quantifizieren. Durch Abtragsversuche soll der Langzeitbetrieb der BioBZ sichergestellt werden. Zusätzlich wird der Abbau von Mikroschadstoffen als Mehrwert verfolgt.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Chemische und Elektrochemische Verfahrenstechnik (ICVT) durchgeführt. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung der bioelektrochemischen Brennstoffzelle (BioBZ) im Pilotmaßstab. In diesem Teilprojekt sollen Kohlenstoff/Polymer-Verbundmaterialien als Elektroden für biologische Brennstoffzellen entwickelt und elektrochemisch getestet werden. Dazu gehören Materialentwicklungen und Entwicklungen der elektrochemischen Messtechnik. In AP1 sollen Polymer-Kohlenstoff-Verbundmaterialien als Elektroden für biologische Brennstoffzellen entwickelt und elektrochemisch getestet werden. Hinzu kommen Herstellung und Bewertung beschichteter Elektroden. Weiterhin werden Membranen/Separatoren antimikrobiell behandelt und in Testzellen elektrochemisch bewertet. In AP2 werden Testzellen hergestellt für eigene Untersuchungen sowie bei den Projektpartnern. Für gemeinsame Versuche mit CUTEC werden kurze Stacks mit jeweils 4 Zellen gebaut, die elektrochemisch bewertet werden. Hierzu wird die elektrochemische Messtechnik gemeinsam mit CUTEC entwickelt. In AP3 soll gemeinsam mit CUTEC an einer Maßstabsvergrößerung der in AP2 als am günstigsten ermittelten Separatorbehandlung sowie an der Vorbereitung einer Qualitätskontrolle gearbeitet werden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung der bioelektrochemischen Brennstoffzelle (BioBZ) im Pilotmaßstab. Die BioBZ soll auf Basis eines Abbaus von gelösten Organika des Abwassers je nach Ausführungsart eine direkte Stromgewinnung und/oder eine Wasserstoffproduktion ermöglichen. Damit könnte die BioBZ einen wesentlichen Beitrag zur Wandlung kommunaler Abwasserbehandlungsanlagen in Energie liefernde Anlagen leisten. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt ist die Nutzung des Oxidationspotenzials der BioBZ für einen parallelen Abbau von Mikroschadstoffen. In einer dreijährigen Entwicklungsphase sollen neben den elektrochemischen und biochemischen auch verfahrenstechnische, konstruktive, produktionstechnische und anlagentechnische Fragestellungen berücksichtigt werden. Durch die Vielzahl von zurzeit noch unbekannten Einflussgrößen wird im Labormaßstab der Ansatz der Paralleluntersuchung verschiedener Konzepte verfolgt, wobei hauptsächlich reale kommunale Abwässer untersucht werden. Die Erkenntnisse aus diesen Laboruntersuchungen bezüglich Elektrodenmaterial, Kathodenausführung, Biofilmstruktur, Strom- bzw. Wasserstoffausbeute, Abbaueffizienz, Parallelschaltung von Elektroden (Stacks) etc. sollen iterativ dann genutzt werden, um den Stackaufbau für eine Pilotanlage zu entwerfen. Der anschließende Betrieb dieser Pilotanlage auf einer Kläranlage soll dann unter technischen, ökonomischen und ökologischen Aspekten bewertet werden.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie, Abteilung Nachhaltige Chemie und Energieforschung durchgeführt. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung der bioelektrochemischen Brennstoffzelle (BioBZ) im Pilotmaßstab. Neben den Untersuchungen zum Leistungsvermögen der BioBZ für die Energie- bzw. Wasserstoffgewinnung aus Abwasser wird auch der Frage nachgegangen werden, ob mit der gleichzeitigen Elimination von Mikroschadstoffen ein Mehrwert dieser innovativen Technologie erzielt werden kann. Der Projektpartner TUBS wird sich innerhalb des Verbundprojektes deshalb folgenden Arbeitsschwerpunkten widmen: (i) der Kathodischen Wasserstofferzeugung; (ii) der Entwicklung bioelektrochemischer Methoden und (iii) der Mikroschadstoffelimination. Durch den Projektpartner TUBS sollen maßgeschneiderte Wasserstoff-Reduktionskathoden entwickelt werden, welche explizit für einen Einsatz in einer Pilotanlage geeignet sind. Dabei spielen niedrige Materialkosten, eine möglichst niedrige Überspannung der Wasserstoffreduktion, eine hohe Langzeitstabilität, und eine Skalierbarkeit in den erforderlichen Flächenmaßstab eine essentielle Rolle. Die Entwicklung bioelektrochemischer Methoden umfasst die Entwicklung von Methoden zur Konditionierung und zur elektrochemischen Charakterisierung von Biofilm-Elektroden sowie das Screening von Elektrodenmaterialien. Darüber hinaus wird die Leistungsfähigkeit der BioBZ im Labormaßstab und der Pilotanlage zur Mikroschadstoffelimination mit besonderer Berücksichtigung auftretender Transformationsprodukte untersucht.