Artificial PHOTOsynthesis to produce FUELs and chemicals: hybrid systems with microorganisms for improved light harvesting and CO2 reduction

In diesem, von der Europäischen Union finanziertem Projekt, Photo2Fuel wird eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die CO2 mit Hilfe von nichtphotosynthetischen Mikroorganismen und organischen Materialien in nützliche Kraftstoffe (Methan) und Chemikalien (Essigsäure) umwandelt und dabei ausschließlich Sonnenlicht als Energiequelle nutzt. Die Technologie von Photo2Fuel basiert auf dem Konzept der künstlichen Photosynthese und nutzt ein Hybridsystem aus nichtphotosynthetischen Mikroorganismen und organischen Photosensibilisatoren zur Herstellung von Essigsäure und Methan, wobei der Bakterieinstamm Moorella thermoacetica (für Essigsäureproduktion) bzw. der Archaeenstamm Methanosarcina barkeri (für Methanproduktion) verwendet werden.

Nach der Optimierung und Charakterisierung der Hybridsysteme, wird dieses hybride nicht-photosynthetische System aus Mikroorganismen und organischen Photosensibilisatoren in einen autarken Photo-Mikroreaktor eingebaut, der ausschließlich mit Sonnenlicht betrieben wird. Tagsüber wird das natürliche Sonnenlicht genutzt, während in der Nacht künstliches Licht aus zuvor in Batterien gespeicherter Sonnenenergie (überschüssiges Sonnenlicht) verwendet wird. Auf diese Weise wird der kontinuierliche Betrieb des Photo-Mikroreaktors gewährleistet. Zusätzlich wird ein Solarkonzentrator an den Reaktor gekoppelt, um die Umwandlung zu maximieren und die Produktion von Brennstoffen und Chemikalien auch bei schwankendem Sonnenfluss zu stabilisieren.

Im Rahmen des Photo2Fuel-Projekts werden auch Technologien für die Trennung und Aufreinigung des Hauptproduktes Essigsäure untersucht und Lösungen für eine hohe Trennungseffizienz entwickelt. Die Gesamtnachhaltigkeit der Photo2Fuel-Technologie wird analysiert, einschließlich der ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Aspekte. Schließlich werden der Markt, die Hindernisse und die wichtigsten Interessengruppen aus der Perspektive der Endnutzer analysiert, um die Technologie nach Abschluss des Projekts auf TRL-4 zu bringen und so den Übergang zu einem klimaneutralen Europa bis 2050 aktiv zu unterstützen.