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Biologische Wasserstoffproduktion aus Biomassefeststoffen, Teilvorhaben: Anwendung und Optimierung der biologischen Wasserstofferzeugung auf eine erweitertes Reststoffspektrum

Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.

Heterotrophe Kultivierung von Rotalgen zur ressourcenschonenden und tierfreundlichen Gewinnung wertvoller Additive für eine serumfreie Zellkultur

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt B

Nachhaltiges, biogenes Heizöl aus municipaler Restbiomasse, Teilvorhaben: Hefeöl-Separation

WIR! - Waste2Value - CO22Value, TP2: Erprobung und Validierung cyanobakterieller Wertschöpfungsketten im Technikumsmaßstab

Minderungspotenziale zu Treibhausgas- und Luftschadstoff-Emissionen aus der Nutztierhaltung unter besonderer Berücksichtigung ernährungsbezogener Faktoren (MiNutE)

Zielsetzung: Das übergeordnete Ziel des Projektes umfasst die Analyse von Minderungspotenzialen, die für Treibhausgas- und Luftschadstoff- Emissionen aus der Nutztierhaltung realisiert werden können. Wegen ihrer substanziellen Veränderungen in den letzten zwei Jahrzehnten sollen ernährungsbezogene Faktoren besonders berücksichtigt werden. Neben einer Optimierung von Fütterungsaspekten sind vor allem auch damit verbundene Veränderungen in der Nährstoffeffizienz und den Ausscheidungen an Stickstoff und potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen relevant. Die Ergebnisse des gegenständlichen Vorhabens sollten dahingehend entwickelt werden, dass sie für die folgende Implementierung in die Österreichische Luftschadstoffinventur (OLI; für Luftschadstoffe und Treibhausgase) genutzt werden können. Durch die Zusammenführung relevanter Datengrundlagen und anschließender Modellierung der Minderungspotenziale nach Emissions-Stoffgruppen und Maßnahmen(paketen) entsteht eine konsolidierte Datenbasis unter Berücksichtigung diverser internationaler und nationaler Richtlinien zur Ermittlung von Emissionen, die nationale statistische Daten, den Stand des Wissens in der (inter-) nationalen Fachliteratur, repräsentative Daten von Erzeugerverbänden (z.B. ZAR, Efficient cow), Daten von Futtermittelanalysen und Rationsberechnungen von Praxisbetrieben durch einen Konsortialpartner aus der Futtermittelwirtschaft (Fa. Fixkraft) inkludiert. In Folge kann diese Datenbasis im Bedarfsfall durch Expert/inn/en-Interviews mit u.a. Fütterungsberater/inne/n der Landwirtschaftskammern, Arbeitskreis-Betreuer/inne/n und zusätzliche Datenerhebungen auf landwirtschaftlichen Betrieben um spezifische Aspekte erweitert werden. Erwartete Ergebnisse umfassen aktualisierte und repräsentative Werte zu aufgenommenen Stickstoff (N)- und Futterenergiemengen, ausgeschiedenen N-Mengen (nitrogen excreted, Nex) und ausgeschiedenen Mengen an potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen (volatile solids excreted, VSex). Ebenso werden zu ausgesuchten Parametern und relevanten Tierkategorien Entwicklungen über die Zeitreihe (inklusive Trendprognosen) durch einen Vergleich mit vorangegangen Ergebnissen (siehe z.B. Gruber und Steinwidder 1996) abgeleitet. Minderungspotenziale für NH3-, NOX-, N2O- und CH4-Emissionen aus Wirtschaftsdüngern und enterogener Fermentation werden abgeschätzt. (Text gekürzt)

Minimierung von Methanemissionen bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern, Teilvorhaben 1: Anlagenauswahl, Emissionsmessungen und Bewertung

Unbehandelt gelagerte Gülle verursacht hohe Methanemissionen, höher als beispielsweise Gärreste aus der anaeroben Güllevergärung . Obwohl verstärkt Anreize geschaffen wurden, Wirtschaftsdünger einer anaeroben Vergärung zuzuführen und über diesen Weg die Emissionen zu senken, ist die Vergärung von Gülle nicht für alle Standorte ökonomisch realisierbar. Die fehlende Wirtschaftlichkeit der vorhandenen Förderungen zeigt sich in dem sehr verhaltenen Zubau in der Klasse der kleinen Anlagen ('75 kW'). Daher sind kostengünstige alternative Lösungen zu entwickeln. Das im Vorhaben zu untersuchende Konzept beinhaltet eine Fassung der entstehenden Emissionen und eine Oxidation des enthaltenen Methans. Die geringen und saisonal stark schwankenden Volumenströme mit teilweise niedrigen Methankonzentrationen stehen einer wirtschaftlichen energetischen Nutzung entgegen. Aus anderen Branchen sind verschiedene Technologien bekannt, die für die Behandlung von schwach methanhaltigen Gasen geeignet sind. Eine Übertragung dieser Technologien auf die Nachbehandlung von Abgasen aus der Güllelagerung erfordert jedoch detaillierte Daten bezüglich Menge und Qualität der Abgase und vor allem zum zeitlichen Verlauf dieser Größen. Das hier beschriebene Vorhaben hat zum Ziel, Emissionen aus Güllelagern unter Praxisbedingungen über mindestens einen kompletten Jahreszyklus zu ermitteln und mögliche Technologien für die Nachbehandlung der Abgase hinsichtlich der Kosten, der energetischen Effizienz, der Leistungsfähigkeit, der Emissionsminderung und den vorhandenen Betriebserfahrungen zu bewerten. Aufbauend darauf soll die Funktionalität geeigneter Technologien praktisch (biologischer Methanoxidationsfilter) und in Form einer Simulation (RTO) demonstriert werden.

Fermentative Herstellung von L-Äpfelsäure aus agroindustriellen Seitenströmen zur Herstellung von Polymalat, Teilvorhaben 3: Polymerisation

Das Vorhaben zielt darauf ab, eine Wertschöpfungskette zur Herstellung von L-Äpfelsäure-basierten Polymeren aus nachwachsenden Roh- und Reststoffen mittels des Wildtypstamms Aspergillus oryzae zu initiieren. Zu einer Steigerung der ökonomischen Viabilität sollen Medien, Substratzugabe und Fermentation im Labormaßstab optimiert werden. Die Entwicklung einer vereinfachten und kostengünstigen Aufreinigungsstrategie ist ein wichtiges Etappenziel zur Etablierung eines wirtschaftlichen Herstellungsprozesses. Weiter soll eine Aufskalierung der Fermentation anstatt einer Kaskade mittels Konidien durchgeführt werden. Untersuchungen zur Submers-Produktion von Konidien sind daher ebenfalls Bestandteil von MALUM. Die Polymerisierung der L-Äpfelsäure und die Untersuchung der anwendungsbezogenen und verarbeitungsrelevanten Eigenschaften der Polymere stellen die Basis für die weitere Bewertung und Verwertung dar. Eine finale Prozessbewertung entscheidet über die weitere Vorgehensweise. Derzeit sieht das Konsortium die kurzfristige Verwertung in der Beantragung weiterer öffentlich geförderter Projekte, wobei der Industrieanteil aufgrund des finalen Entwicklungsstandes signifikant erhöht werden kann. Die Aufreinigung und die Konidienproduktion sollen patentrechtlich geschützt werden

Optimierung der Milchsäureerzeugung aus Reststoffen der Lebensmittelindustrie zur Herstellung hochwertiger flüssiger Tierfuttermittel sowie von biobasierten industriellen Kunststoffen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Projekt OptiMi zielt darauf ab, hochwertige Reststoffe der Lebensmittelindustrie zu nutzen, um daraus über einen Fermentationsprozess Milchsäure zu erzeugen. Milchsäure kann als Ausgangsprodukt in verschiedensten Prozessen eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem die Verwendung als Monomer für die Herstellung des biologisch abbaubaren Kunststoffes PLA oder die Verwendung in der Pharmazie. Im Gegensatz zur energetischen Nutzung der Reststoffe in einer Biogasanlage, stellt die Fermentation zur Milchsäuregewinnung einen Prozess mit deutlich höherem Wertschöpfungsniveau dar. Ein weiterer Vorteil der Nutzung von Reststoffen ist, dass diese nicht extra für die Fermentation angebaut werden, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Zuckerrohr für die Milchsäureproduktion in Asien der Fall ist. Damit kann das Ökosystem in den Anbauregionen entlastet werden und die ressourcenschonende und nachhaltige wirtschaftsweise der deutschen Bioökonomie gestärkt werden.

Anlage zur Verwertung regionaler organischer Reststoffe (Co-Fermentation)

Die seit 10 Jahren erfolgreich betriebene Biogasanlage von Herrn Weitz soll konzeptiert und erweitert werden. Neben der Gewinnung von Biogas aus Schweineguelle ist eine Verwertung organischer regionaler Abfaelle geplant. Das Ziel ist die Untersuchung eines optimierten Verfahrensablaufes und die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermoeglichen.

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