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Forscher haben Biofeststoffe verwendet, um Wasserstoff aus Abwasser zu produzieren, in einer neuen Technologie,
die das umfassende Recycling einer der unbegrenzten Ressourcen der Menschheit unterstützt – Abwasser
Wie man die Kraft von Biofeststoffen nutzt, um Wasserstoff herzustellen

Die Innovation konzentriert sich auf das fortgeschrittene Upcycling von Biofeststoffen und Biogas, Nebenprodukten des Abwasserbehandlungsprozesses. Die patentierte Technologie, die von Forschern der RMIT University entwickelt wurde, verwendet ein spezielles Material, das aus Biofeststoffen gewonnen wird, um chemische Reaktionen zur Erzeugung von Wasserstoff aus Biogas auszulösen.

Der Ansatz bedeutet, dass alle für die Wasserstoffproduktion benötigten Materialien vor Ort in einer Kläranlage bezogen werden könnten, ohne dass teure Katalysatoren benötigt werden. Die Methode fängt auch den Kohlenstoff in Biofeststoffen und Biogas ein, der in Zukunft einen nahezu emissionsfreien Abwassersektor ermöglichen könnte.

Der leitende Forscher Associate Professor Kalpit Shah sagte, dass die bestehenden kommerziellen Methoden zur Wasserstofferzeugung emissions- und kapitalintensiv seien und sich stark auf Erdgas verließen. "Unsere alternative Technologie bietet einen nachhaltigen, kostengünstigen, erneuerbaren und effizienten Ansatz für die Wasserstoffproduktion", sagte Shah, stellvertretender Direktor (Academic) des ARC Training Centre for Transformation of Australia es Biosolids Resource bei RMIT.

"Um den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen, brauchen wir eine Technologie, die es uns ermöglicht, den vollen Nutzen aus Ressourcen zu ziehen, die normalerweise vergeudet würden.

"Unsere neue Technologie zur Herstellung von Wasserstoff ist auf Abfallmaterialien angewiesen, die im Wesentlichen unbegrenzt versorgt werden.

"Durch die Nutzung der Kraft von Biofeststoffen, um einen vollständig sauberen Kraftstoff aus Biogas zu erzeugen - und gleichzeitig Treibhausgasemissionen zu verhindern - können wir einen echten ökologischen und wirtschaftlichen Gewinn erzielen."

Biofeststoffe werden häufig als Düngemittel und Bodenänderungen in der Landwirtschaft verwendet, aber etwa 30 % der weltweiten Biofestressourcen werden gelagert oder auf Deponien verbracht, was eine ökologische Herausforderung darstellt. Dr. Aravind Surapaneni, Senior Research and Planning Scientist bei South East Water und stellvertretender Direktor (Industrie) des ARC Training Centre for Transformation of Australia es Biosolids Resource, sagte, dass die Erforschung neuer und wertvoller Verwendungen für Biofeststoffe von entscheidender Bedeutung sei.

"Der Abwassersektor ist ständig auf der Suche nach neuen Wegen, biosoliden Stoffe in hochwertige Produkte zu verwandeln, auf umweltverträgliche und verantwortungsvolle Weise", sagte Surapaneni.

Wie die Technologie funktioniert

In der neuen Methode, die im International Journal of Hydrogen Energyveröffentlicht wurde, werden Biofeststoffe zunächst in Biokohle umgewandelt – eine kohlenstoffreiche Form von Holzkohle, die zur Verbesserung der Bodengesundheit verwendet wird.

Die biofeste Biokohle enthält einige Schwermetalle, was sie zu einem idealen Katalysator für die Erzeugung von Wasserstoff aus Biogas macht.

Im Rahmen der experimentellen Bank-Studie testeten die Forscher den Prozess mit einem methanreichen Gas, das Biogas ähnelt.

Sie zeigten, dass die Biokohle aus Biofeststoffen hochwirksam ist, um das Gas in seine Bestandteile Wasserstoff und Kohlenstoff zu zerlegen.

Der Zersetzungsprozess kann auch in einem speziell entwickelten und hypereffizienten Reaktor durchgeführt werden, der von RMIT entwickelt und patentiertwurde und sowohl Wasserstoff als auch eine hochwertige Biokohle produzieren kann, die mit Kohlenstoff-Nanomaterialien beschichtet ist.

Durch die Umwandlung des in Biogas und Biofeststoffen gefundenen Kohlenstoffs in fortschrittliche Kohlenstoff-Nanomaterialien kann ihre Methode auch das Treibhausgas erfassen und binden, um seine Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern.

Die mit Der Neuen hilfe gewonnene, mit Kohlenstoffnanomaterial beschichtete Biokohle hat eine Reihe potenzieller Anwendungen, darunter Umweltsanierung, Förderung landwirtschaftlicher Böden und Energiespeicherung.

Patentierte Reaktortechnologie

Shah sagte, dass der einzigartige Reaktor, der vom Team der RMIT School of Engineering entwickelt wurde, das Herzstück dieses innovativen Recycling-Ansatzes war.

"Wir haben die Wärme- und Massenübertragung in unserem Reaktor radikal optimiert und gleichzeitig die Technologie verkleinert, um sie hochbeweglich zu machen", sagte er.

"Es gibt keine Reaktoren, die eine so phänomenale Wärme- und Massenintegration in einem so kleinen und kostengünstigen Paket erreichen können.

"Und obwohl es bereits energieeffizient ist, könnte dieser Reaktor mit weiterer Integration Biofeststoffe und Biogasumwandlung in einen Prozess verwandeln, der tatsächlich Energie produziert, anstatt ihn zu verbrauchen."

Der neuartige Reaktor wird nicht nur in der Abwasserbehandlung eingesetzt, sondern hat auch Einsatzmöglichkeiten in der Biomasse-, Kunststoff- und Beschichtungsindustrie.

Die Forschung wurde von South East Water unterstützt, das die Biofest- und Biogasumwandlungstechnologie in einer Pilotanlage erprobt, die derzeit in der Fertigung ist.

Dr. David Bergmann, Research and Development Manager bei South East Water, sagte, dass die Technologie Potenzial für die Übernahme durch die Industrie habe.

"Die Unterstützung dieser Art innovativer neuer Technologien ist ein wichtiger Teil unseres Engagements für emissionsreduzierte Emissionen und einen Kreislaufwirtschaftsansatz im Zusammenhang mit Abwasser", sagte Bergmann.

Das Australian Research Council Training Centre for Transformation of Australia es Biosolids Resource mit Sitz am RMIT vereint Know-how von 20 nationalen und internationalen Partnern aus Australien, Großbritannien und den USA, darunter Universitäten, Abwassersektoren und verbündete Industriepartner.

Unter der Leitung von Distinguished Professor Andy Ball untersucht das Zentrum, wie diese wertvolle Ressource während des gesamten Prozesses am besten verwaltet werden kann – von der Behandlung von biofesten Abfällen und Transporten bis hin zu Rechtsvorschriften und verbesserten Nutzungen zum Nutzen der Landwirtschaft und landwirtschaftlichen Bewirtschaftung.

Das Ausbildungszentrum unterstützt auch die Entwicklung hochqualifizierter Arbeitskräfte, die bereit sein werden, die neuen Technologien zu nutzen, während sie eingesetzt werden.

Produktion von Wasserstoff durch katalytische Methanzersetzung mit Biokohle und aktiviertem Saibling aus Biofestpyrolyse wird im International Journal of Hydrogen Energy (DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.08.036) veröffentlicht.

 

Geschichte: Gosia Kaszubska

erschienen am: 2020-09-15 im europaticker



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