Zukunft der Wasserstoffspeicherung Wie Biotechnologie Energiespeicher sicherer macht

Für eine erfolgreiche Energiewende ist der Einsatz von Wasserstoff möglicherweise ein entscheidender Faktor. Damit dieser sicher transportiert werden kann, gibt es verschiedene Ansätze. Einer ist die Umwandlung in Ameisensäure. Die BionicHydrogenBattery von Festo verfolgt genau solch einen Ansatz und automatisiert ihn mit Hilfe der Bionik.

Bei der Technologie handelt es sich um einen mikrobiellen Prozess. Dieser funktioniert dank dem Bakterium T. kivui. Entdeckt wurde der Mikroorganismus in den Tiefen des zentralafrikanischen Kivu-Sees. Er verfügt über ein spezielles Enzym, das Wasserstoff und Kohlendioxid in Ameisensäure umwandelt. Dieser Prozess findet unter moderaten Bedingungen statt. Die Bakterien arbeiten bei ungefähr 65 °C und einem Druck von lediglich 1,5 bar. Die chemische Bindung in Ameisensäure bietet im Vergleich zu anderen Speicher-Methoden eine deutlich sicherere Alternative. Die Speicherung von Wasserstoff unter hohem Druck oder in kryogener Form erfordert nämlich nicht nur viel Energie, sondern kann auch erhebliche Schäden verursachen, falls etwas nicht ordnungsgemäß funktioniert.

Wenn der gespeicherte Wasserstoff gebraucht wird, erfolgt durch einen reversen Prozess die Rückumwandlung der Ameisensäure in Wasserstoff und CO₂. Der erzeugte Wasserstoff kann unmittelbar für Brennstoffzellen oder andere Verwendungen eingesetzt werden. Die komplette Prozesssteuerung wird von einem automatisierten System durchgeführt.

Vorteile und Anwendungsbereiche

Verglichen mit herkömmlichen Wasserstoffspeichertechnologien bietet die BionicHydrogenBattery mehrere entscheidende Vorteile. Auf der einen Seite senkt die Lagerung in Form von Ameisensäure die Explosionsgefahr erheblich. Außerdem ist der Umwandlungsprozess effizient und findet unter relativ milden Bedingungen statt. Des Weiteren ist der Transport von Ameisensäure in bestehenden Infrastrukturen möglich, ohne dass Hochdrucktanks oder sehr niedrige Temperaturen erforderlich sind.

Schwierigkeiten und Begrenzungen

Trotz der vielversprechenden Vorteile existieren Herausforderungen, die einer breiten Markteinführung im Wege stehen. Trotzdem führen die wiederholte Umwandlung von Wasserstoff in Ameisensäure und umgekehrt Energieverluste herbei, die Auswirkungen auf den Gesamtwirkungsgrad des Systems haben. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Prozessumgebung stabil ist, damit T. kivui auf Dauer verwendet werden kann. Außerdem muss für die kontinuierliche Nutzung von T. kivui eine stabile Prozessumgebung gewährleistet werden. Die Übertragung der Technologie von Laborbedingungen auf industrielle Maßstäbe erfordert zudem weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Fazit

Die Energiewende wird mit Wasserstoff einfacher. Daher ist eine sichere und verlustarme Umwandlung von Wasserstoff eine enorm wichtige Technologie, um die Klimaziele erreichen zu können. Da bei der Umwandlung von Wasserstoff in Ameisensäure CO₂ gebunden und im umgekehrten Prozess freigesetzt wird, muss der Prozess eine Zwischenspeicherung ermöglichen, um eine Freisetzung zu verhindern. Doch diese Probleme kommen erst in großen Maßstäben zum tragen. Vorerst ist es wichtig, die Durchführung weiter zu optimieren, sodass zukünftig Wasserstoff sicher gespeichert und transportiert werden kann.  (mr)

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