Entwicklung eines Verfahrens zur fermentativen Herstellung von redoxaktiven Substanzen aus Abfallströmen der Papierindustrie für den Einsatz in organischen Redox-Flow-Batterien

Im vorliegenden Verbundprojekt soll ein Beitrag zur Nutzung des großen Energiespeicherungspotenzials von Redox-Flow-Batterien geleistet werden, deren Speicherkapazität unabhängig von der elektrochemischen Wandlereinheit skaliert werden kann, und daher von großem Interesse für die Energiewirtschaft ist.

Da Redox-Flow-Batterien große Mengen an organischem Elektrolyten benötigen, sollen biogene Stoffströme – im vorliegenden Projekt: Xylose-haltige Abfallströme der Papierwirtschaft – als Substrat für Fermentationsprozesse von Mikroorganismen genutzt werden, die redoxaktive Substanzen (Anthrachinone) herstellen können, welche wiederum – chemisch modifiziert – Elektrolyte liefern.

Zunächst werden im Verbundprojekt, das aus zwei Teilvorhaben besteht, verschiedene Mikroorganismen für die Biosynthese von Anthrachinonen (AQ) identifiziert und für die Xylose-Verwertung gentechnisch optimiert (Teilvorhaben 2). Diese Mikroorganismen werden anschließend durch die Verwertung der Dünnlauge der SAPPI für den Produktionsprozess von redoxaktiven Substanzen (AQ) eingesetzt (Teilvorhaben 1).

Um eine möglichst hohe Ausbeute an redoxaktiven Substanzen zu erzielen, werden im TV 1 verschiedene Parameter im Hinblick auf die Medienentwicklung angepasst (Permeat aus Ligninkonzentrierung sowie der Expressionsbedingungen der Mikroorganismen) sowie für eine wirtschaftliche Fermentationsführung (z. B. Fed-Batch-Prozess im Bioreaktor) gemäß PAT analysiert, kontrolliert und standardisiert. Die fermentativ gewonnenen AQ können in einem Anschlussvorhaben nach Aufreinigung/Separation durch die CMBlu AG mittels Substitution chemisch modifiziert werden, um die elektrochemischen Eigenschaften entsprechend der Anwendung als Elektrolyt anzupassen.

Quelle: https://projekte.fnr.de/index.php?id=18415&fkz=2219NR089 (jüngster Zugirff: 02.10.2025)