Process optimization for microbial biosynthesis of methane in a trickle-bed reactor for Power-to-Gas applications: the ORBIT-process
Prozessoptimierung zur biologischen CO2-Methanisierung im Rieselbettreaktor für Power-to-Gas-Anwendungen: der ORBIT-Prozess
Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-150567
- This thesis identifes Power-to-Gas in general and biological CO2-methanation in trickle-bed
reactors in particular as promising energy storage and sector coupling technology ready for
application but with further optimization potential.
It reviews the global status and development of Power-to-Gas technology as to be of exponentially
growing importance in energy systems changing towards renewable power supply and
analyzes optimization and standardization potential for biological CO2-methanation in tricklebed
reactors deriving an improved methanation process.
Process development and experiments on hydrodynamical and biological improvement of such
a setup were performed, leading to anThis thesis identifes Power-to-Gas in general and biological CO2-methanation in trickle-bed
reactors in particular as promising energy storage and sector coupling technology ready for
application but with further optimization potential.
It reviews the global status and development of Power-to-Gas technology as to be of exponentially
growing importance in energy systems changing towards renewable power supply and
analyzes optimization and standardization potential for biological CO2-methanation in tricklebed
reactors deriving an improved methanation process.
Process development and experiments on hydrodynamical and biological improvement of such
a setup were performed, leading to an optimized combination of a packing and microorganisms
in pure culture embedded in the new ORBIT-process. First experimental results give evidence
of successful application of different optimization approaches implemented in a technical center
scale setup.…
- Die vorliegende Arbeit analysiert Status und Entwicklung der Power-to-Gas-Technologien Wasserelektrolyse
und CO2-Methanisierung hinsichtlich Kosten, technischer Parameter und energiepolitischer
Stellung in den wichtigsten Einsatzländern. So konnte ein exponentieller Trend
in zugebauter Anlagenleistung sowie deutliche Investitionskostendegressionen für alle untersuchten
Technologien abgeleitet werden.
Die Arbeit entwickelt Optimierungs- und Standardisierungsansätze für die biologische CO2-
Methanisierung im Rieselbett-Reaktor, welche als eine der vielversprechenden Power-to-Gas-
Anwendungen identifiziert wird. Mit Versuchen zur Verbesserung der hydrodynamischen Bedingungen
im ReaktorDie vorliegende Arbeit analysiert Status und Entwicklung der Power-to-Gas-Technologien Wasserelektrolyse
und CO2-Methanisierung hinsichtlich Kosten, technischer Parameter und energiepolitischer
Stellung in den wichtigsten Einsatzländern. So konnte ein exponentieller Trend
in zugebauter Anlagenleistung sowie deutliche Investitionskostendegressionen für alle untersuchten
Technologien abgeleitet werden.
Die Arbeit entwickelt Optimierungs- und Standardisierungsansätze für die biologische CO2-
Methanisierung im Rieselbett-Reaktor, welche als eine der vielversprechenden Power-to-Gas-
Anwendungen identifiziert wird. Mit Versuchen zur Verbesserung der hydrodynamischen Bedingungen
im Reaktor sowie zu einer optimierten Verbindung aus Packungselementen und Mikroorganismen
in Reinkultur wird daraus der neue ORBIT-Prozess abgeleitet. Erste Versuchsergebnisse
aus einer realisierten Anlage im Technikumsmaßstab deuten hin auf die erfolgreiche Umsetzung
der identifzierten Optimierungsansätze.…
Author: | Martin ThemaORCiD |
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Persistent identifiers - URN: | urn:nbn:de:bvb:29-opus4-150567 |
ISBN: | 978-3-8440-7656-1 |
Referee: | Kathrin Castiglione |
Advisor: | Jürgen Karl, Michael Sterner |
Document Type: | Doctoral Thesis |
Language: | English |
Year of publication: | 2021 |
Date of online publication (Embargo Date): | 2021/09/30 |
Publishing Institution: | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) |
Granting institution: | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät |
Acceptance date of the thesis: | 2020/11/10 |
Release Date: | 2021/10/01 |
Tag: | CO2-methanation; ORBIT-process; Power-to-Gas; biological methanation; biomethanation; trickle-bed reactor |
Length/size: | 211 |
Institutes: | Technische Fakultät / Department Chemie- und Bioingenieurwesen |
Dewey Decimal Classification: | 6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten |
open_access (DINI-Set): | open_access |
Licence (German): |