Verbundprojekt: Entwicklung eines integrierten Systems aus einer Mikrobiellen Brennstoffzelle+e.Membranbioreaktor unter Nutzung preiswerter, multifunktionaler Keramikmembranen f.e.effiziente Abwasserreinigung bei gleichzeitiger Elektrizitätserzeugung. Teilvorhaben deutscher Teil

Bis heute haben integrierte MFC-MBR-System die beiden Prozesse, Stromerzeugung und Abwasserbehandlung, nicht wirklich kombinieren und damit ein großflächiger Einsatz realisiert werden können. Luftkathoden-MFCs stellen einen möglichen Fortschritt dar, sind derzeit aber noch durch hohe Membrankosten, zu geringe Protonenleitfähigkeiten und starkes Fouling (Verstopfen) der Membranen gekennzeichnet. Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines integrierten Systems aus einer Mikrobiellen Brennstoffzelle und einem Membranbioreaktor, welches eine kostengünstige und effiziente Technologie zur Abwasserreinigung bei gleichzeitigem Energiegewinn darstellt. Dazu werden verschiedenste Membranmaterialien zur Filtration sowie als elektrochemisches Anodenmaterial entwickelt, welche auf der Kathodenseite auch mit neuartigen, edelmetallfreien Katalysatoren beschichtet werden, um die organischen Materialien des Abwassers möglichst weitgehend elektrochemisch umsetzen oder abfiltrieren zu können. Gleichzeitig soll die Wirksamkeit unterschiedlicher MFC-MBR-Einheiten untersucht und optimiert werden. Der Arbeitsplan ist durch die folgenden Arbeitspakete gekennzeichnet: 1) Synthese keramischer Membranen (protonenleitend/filtrierend) mit angepasster Porosität. 2) Entwicklung neuartiger Anodenmaterialien aus elektrisch leitenden SiOC Kompositen mit variierbarer Oberflächencharakteristik für eine optimale Wechselwirkung mit dem Biofilm 3) Design, Synthesis und Charakterisierung neuer, preiswerter Katalysatormaterialien mit gesteigerter Elektrodenkinetik 4) Herstellung von Luft-Kathoden MFCs mit drei unterschiedlichen Membrananordnungen: a) mit separater Filtrationseinheit, B) mit integrierter Ultrafiltration und Generator, c) mit umspülter Filtrationseinheit in einem MFC Stack 5) Vergleichende Analyse der drei unterschiedlichen MFC-MBR Konfigurationen hinsichtlich der Reduktion organischer Materie, dem Abbau stickstoffhaltiger Substanzen und der Elektrizitätserzeugung.