BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Dissertation:
Benedikt Hasibar
(2021):
Increasing biological H2 production by employment of microbial electrolysis cells.
Dissertation - Institut für Umweltbiotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 118.
UB BOKU
obvsg
- Abstract:
- Wasserstoff (H2) wird als wichtiger Energieträger der nahen Zukunft angesehen. Biologische H2-Produktion stellt einen vielversprechenden Weg für nachhaltige H2 Produktion dar. Diese steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und steht vor einigen Herausforderungen. In dieser Dissertation werden fünf verschiedene Ansätze verfolgt, um die H2-Produktion mithilfe von Dunkelfermentation (DF) und mikrobiellen Elektrolysezellen (MECs) zu steigern. Der erste Ansatz ist die Suche nach hochproduktiven dunkelfermentativen H2-Produzenten durch eine Metadatenanalyse der vorhandenen Literatur zu DF. Hier wurden Bakterien der taxonomischen Familien Thermococcaceae, Clostridiaceae und Enterobacteriaceae als vielversprechende Kandidaten identifiziert. Der zweite Ansatz ist die Verwendung extremophiler Archaeen für die dunkelfermentative H2-Produktion (DFHP). Es konnte gezeigt werden, dass der Crenarchaeon Desulfurococcus amylolyticus Formiat als Substrat für mikrobielles Wachstum verwenden kann. Der dritte Ansatz ist die Verwendung einer Co-Kultur zur Steigerung der H2-Produktion. Mit einer Co-Kultur von Enterobacter aerogenes und Clostridium acetobutylicum und einer H2-Ausbeute von 5,6 mol mol-1 Glucose wurde das Thauer-Limit von 4 mol mol-1 Glucose sogar überschritten. Der vierte Ansatz ist die Verwendung einer MEC. Unter Verwendung der gleichen Co-Kultur wie im dritten Ansatz konnten die vorteilhaften Wirkungen einer an das biologische System angelegten Spannung gezeigt werden. Der fünfte Ansatz zielte darauf ab, unerwünschte Nebenreaktionen bei MECs zu reduzieren. Es wurde gezeigt, dass H2-verbrauchende homoacetogene Bakterien die H2-Produktion verringern. Eine Verringerung des H2-Partialdrucks durch Einblasen von Stickstoff erwies sich als eine mögliche Lösung für dieses Problem. Diese fünf Ansätze führen zu realisierbaren biologischen H2-Produktionssystemen und können dazu beitragen, DFHP und MECs für großtechnische und industrielle Anwendungen bereitzumachen.
- Betreuer: Fuchs Werner
- 1. Berater: Bochmann Günther
- 2. Berater: Gübitz Georg