Um tipo completamente novo de biorreator para a produção biológica de metano permitiu o uso de níveis de pressão extremamente altos pela primeira vez - e estabeleceu novos padrões de eficiência para a conversão de CO ₂ e H ₂ em metano. Esta melhoria significativa em comparação com biorreatores convencionais reduziu-se a bilhões de microorganismos que só realmente ganham vida sob extrema pressão, bem como a empresa austríaca Krajete GmbH, que projetou o biorreator e agora construiu a primeira planta piloto para testar a tecnologia. A instalação bem-sucedida exigiu uma combinação de experiência na implementação de instalações químicas e conhecimento biológico.

A pressão está forte! As declarações políticas de intenções sobre a mudança climática e a transformação energética estão colocando sobre a indústria o ônus de apresentar ideias cada vez mais inteligentes. Uma dessas ideias, a ideia da empresa austríaca Krajete GmbH, concentra-se na produção de gás ecológico - usando fermentação de gás para produzir metano a partir de CO ₂ . A empresa desenvolveu um biorreator que proporciona ganhos enormes na taxa de conversão usando pressão extremamente alta. A chave para esse sucesso são os chamados archaea - microrganismos que viveram em tempos pré-históricos e são usados ​​em condições de extrema pressão. E, de forma útil, eles também podem transformar o CO ₂ em gás natural "verde".

Limpo e eficiente

"Nossa planta atingiu taxas de conversão anteriormente inatingíveis, porque a pressão mais alta acelera os processos de transformação química, "explicou Alexander Krajete, CEO da Krajete GmbH. "Além disso, o processo de fermentação das arquéias usa hidrogênio. Isso significa que CO ₂ normalmente produzido durante a fermentação biológica também é convertido em metano, e não representa mais um contaminante como na fermentação de biomassa. Portanto, com esse rendimento mais alto, a planta produz metano virtualmente puro em vez de biogás impuro. Com base neste princípio, quase todo CO ₂ contendo gases de emissão pode ser atualizado diretamente. "

A empresa desenvolveu a planta de fermentação de alta eficiência por meio da combinação inovadora de dois campos que normalmente são vistos como completamente distintos:química e biologia. "No setor de engenharia de plantas químicas, é bem conhecido que pressões mais altas aumentam as taxas de conversão, "diz Krajete, referindo-se à ideia por trás do biorreator de alto desempenho. "Mas aplicar este conceito simples a um biorreator é uma grande tarefa, porque os microrganismos usados ​​precisam ser capazes de suportar tal pressão. E a maioria deles não é. "

Micróbios pré-históricos domesticados

A Krajete GmbH foi capaz de aproveitar seu amplo conhecimento de arquéias, um grupo de microorganismos que existe na Terra há bilhões de anos e hoje em dia são encontrados em locais onde temperaturas ou pressões extremas são a norma. A empresa já havia conseguido "domar" arquéias para a produção de gás natural em 2013. Cinco patentes foram registradas para garantir esse sucesso. O desenvolvimento do biorreator de alto desempenho permitirá que a empresa capitalize totalmente o potencial dessa abordagem. "Nossa instalação piloto mostrou que podemos obter 500 litros de metano por hora de apenas dez litros de líquido a uma pressão de 15 bar. Esses números para a produção de gás natural biossintético são incomparáveis ​​em qualquer lugar do mundo."

Um elemento particularmente desafiador do processo de desenvolvimento foram os sensores resistentes à pressão, que medem os "sinais vitais" da fermentação gasosa (como níveis de pH e potencial redox). Eles foram desenvolvidos especialmente para o biorreator de alto desempenho por um fornecedor líder global da Alemanha. A próxima etapa foi obter conhecimento detalhado de como preservar e controlar a vida sob condições de extrema pressão. A pressão no biorreator não deve mudar muito rapidamente, apesar da necessidade de adicionar meio ou colher amostras. Mudanças rápidas de pressão colocariam a arquea sob forte estresse e resultariam em desempenho reduzido, ou fazer com que os micróbios morram. Graças à sua longa experiência de trabalho com esses micróbios e construção de tais instalações, A Krajete GmbH conseguiu vencer o desafio. O novo design da planta não é adequado apenas para pequenos biorreatores; também pode ser usado em instalações de grande escala.