Prozess

Der Krajete® Prozess beruht auf dem Stoffwechsel von methanogenen (=methanbildenden) Archaeen. Der Energiestoffwechsel und damit die Lebensgrundlage dieser Mikroorganismen basiert auf der Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) zu Methan (CH4) und Wasser (H2O). Die Reaktion verläuft dabei analog zum chemischen „Sabatier Prozess“, gemäß Gleichung 1 (die Bildung von Biomasse wird in dieser Gleichung vernachlässigt). 

CO2 (g)+4 H2 (g)CH4 (g)+2 H2O (l)
1 mol 4 mol 1 mol 2 mol
1 Nm3 4 Nm3 1 Nm3  
44 t 8 t 16 t 36 t

Gleichung 1: „Methanogenese“ oder chemischer „Sabatier Prozess“ (katalytische CO2 Hydrierung). Die Angabe von Stoff-/Volumsmengen und stöchiometrischen Massen bezieht sich auf die gesamte Molmenge. Der Aggregatzustand der Stoffe ist mit „g“ für „gasförmig“ bzw. „l“ für „flüssig / liquid“ angegeben.

Kernstück des Krajete® Prozesses ist ein speziell für den Prozess designter Rührkesselreaktor (CSTR). In diesem liegen die eingesetzten Mikroorganismen (Monokultur) in wässriger Lösung vor, welche die Reaktion katalysieren. Im Rührkessel findet somit durch den kontinuierlichen Eintrag von H2 und CO2 die Methanbildung statt. Die Eduktgase werden hierfür am Boden des Reaktors mit Hilfe eines Rührers in die Fermentationsbrühe eingetragen und über den Weg durch den Reaktor in Methan umgewandelt.

Der biologische Katalysator hat den Vorteil, dass er eine Reihe von Nebenkomponenten in den Eduktgasen toleriert. Bis jetzt konnten unter anderem Rohbiogas, Biogas nach Wäsche, Automobilabgase und synthetisches Koksgas direkt und ungereinigt erfolgreich als Edukte für die biologische Methanisierung verwendet werden. Auch die Intermittenztauglichkeit des Prozesses wurde in mehreren Studien eingehend untersucht. Unter optimalen Bedingungen lassen sich Übergangszeiten vom Stand-by Zustand in den Volllastbetrieb von wenigen Sekunden realisieren. Der limitierende Faktor liegt hierbei auch nicht bei der Biologie, sondern rein bei der technischen Optimierung der Anfahrweise.

Stillstandszeiten von über 500 Stunden wurden im Labor untersucht, wobei keinerlei Auswirkung auf die Produktivität nach Weideranfahren beobachtet werden konnte. Auch mehrere Wochen intermittenter Fahrweise mit häufigen Lastwechseln zeigte keinen Einfluss auf die hervorragende Langzeitstabilität des Prozesses.