In Kürze
STROMIKA entwickelt ein bioelektrochemisches Verfahren, das CO₂ aus Biogas mithilfe von Mikroorganismen und erneuerbarem Strom in Chemikalien und Protein umwandelt. Der Ansatz ermöglicht die Nutzung von Stromüberschüssen, verbessert die Biomethanqualität und schafft neue Wertschöpfung aus bestehenden Biogasanlagen – als skalierbare Lösung für eine klimaneutrale und zirkuläre Chemie.
Woran wir arbeiten
Motivation
Die Energiewende führt zu steigenden Anteilen erneuerbarer Energien – und damit zu immer mehr Zeiten, in denen Strom im Überschuss vorhanden ist. Gleichzeitig entstehen in der Biogaswirtschaft große Mengen CO₂, die bislang nur begrenzt genutzt werden. STROMIKA verbindet beide Herausforderungen: Überschüssiger Strom und CO₂ werden gemeinsam als Ressourcen genutzt. Ziel ist es, fossile Rohstoffe in der chemischen Industrie zu ersetzen und gleichzeitig bestehende Infrastruktur – insbesondere Biogasanlagen – in eine nachhaltige Kohlenstoffnutzung zu integrieren. Dabei wird CO₂ nicht mehr als Abfall betrachtet, sondern als zentraler Baustein für neue Wertschöpfungsketten.
Innovationsansatz
Im Mittelpunkt steht eine neuartige bioelektrochemische Bioraffinerie, in der Mikroorganismen direkt an Elektroden wachsen und elektrische Energie unmittelbar in chemische Produkte umsetzen. Kern des Systems ist das Bakterium Kyrpidia spormannii, das CO₂ als Kohlenstoffquelle nutzt und mit Hilfe von Strom Biomasse und Zielprodukte aufbaut. Der Ansatz bietet mehrere entscheidende Vorteile gegenüber klassischen Verfahren:
direkte Nutzung von Strom ohne Umweg über Wasserstoff
robuste Prozesse durch extremophile Mikroorganismen
hohe Flexibilität durch gezielte genetische Optimierung
Ergänzt wird dies durch innovative Elektrodenmaterialien, neue Reaktorkonzepte sowie skalierbare Verfahren zur Produktaufbereitung.
Umsetzung und Mehrwert
Das Verfahren wird schrittweise vom Labor in die Praxis überführt und in einem Demonstrator direkt an einer Biogasanlage getestet. Damit erfolgt frühzeitig die Validierung unter realen Bedingungen und mit industriell relevanten Stoffströmen. Die Technologie ermöglicht dabei mehrere Wertschöpfungspfade:
- Chemikalienproduktion: Herstellung von Butanon (Methylethylketon) als Alternative zu fossilen Rohstoffen
- Proteinproduktion: Nutzung der Biomasse als nachhaltige Proteinquelle
- Energienutzung: Umwandlung von Stromspitzen in speicherbare Produkte
- Systemintegration: Verbesserung bestehender Biogasprozesse
Darüber hinaus stärkt STROMIKA die technologische Basis für bioelektrochemische Produktionssysteme und eröffnet langfristig neue Anwendungen – etwa für weitere CO₂-Quellen oder zusätzliche biobasierte Produkte. Insgesamt schafft das Projekt eine Brücke zwischen Energie-, Bio- und Chemiesystem und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur industriellen Defossilisierung.
STROMIKA in Zahlen
Partner
Erfolgreiche Forschung lebt von Zusammenarbeit. Entdecken Sie die Partner, die das Projekt aktiv begleiten und voranbringen.
Die TUHH setzt im Projekt die Entwicklung und Optimierung von Kyrpidia-spormannii-Stämmen zur effizienten Synthese von Plattformchemikalien in bioelektrischen Systemen um. Darüber hinaus wird hier die Konzeption und der Aufbau eines Testreaktors für eine Prozessdemonstration an einer realen Biogasanlage realisiert. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Funktionalisierung der Elektroden zur Verbesserung der mikrobiell-elektrochemischen Interaktionen. Zudem wird die Methodik der Sprühtrocknung weiterentwickelt, um die anfallende Biomasse effizient aufzubereiten.
Whitecell Eisenhuth verfügt über umfassende Expertise in der Entwicklung und Fertigung elektrochemischer Komponenten und Systeme für Brennstoffzellen und Elektrolyseure. Im Rahmen des Projekts übernimmt das Unternehmen die Herstellung der benötigten, maßgeschneiderten Elektrodenstrukturen.
Unterauftragnehmer
Biogas Wittmund ist Experte in der Vergärung von Abfallstoffen und unterstützt das Projekt durch die Bereitstellung Biogasproben zur Weiterentwicklung des Biokatalysators Kyrpidia spormannii im Labor. Darüber hinaus dient die Biogasanlage des Unternehmens als Demonstrationsstandort, an dem die entwickelte Technologie unter praxisnahen Bedingungen getestet und validiert werden kann.
Kontakt
