Die Wiederverwendung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) stellt eine Möglichkeit zur Senkung von Treibhausgasemissionen dar. Acetogene Mikroorganismen können Wasserstoffgas (H₂) zur Reduktion von CO₂ nutzen oder Kohlenmonoxid (CO) auch direkt zu organischen Säuren und Alkoholen umsetzen.

Eine Elektronenbereitstellung über eine Kathode, die mit einem Biofilm acetogener Mikroorganismen überzogen ist, wurde bereits für die Reduktion von CO₂ beschrieben. Hierzu ist jedoch eine große Kathodenoberfläche erforderlich, was die technische Umsetzung erschwert. Eine interessante Alternative könnte die simultane elektrokatalytische Reduktion von CO₂ und Wasser zu CO und H₂ in einem bioelektrochemischen System (BES) mit suspendierten acetogenen Mikroorganismen sein, da hierzu nur sehr geringe Kathodenoberflächen erforderlich sind. Aus einem ‚zweidimensionalen‘ Prozess mit einem Biofilm auf einer Kathode wird damit ein ‚dreidimensionaler‘ Prozess.

In diesem Forschungsvorhaben soll daher ein neuartiges bioelektrochemisches System etabliert werden, in dem CO₂ elektrokatalytisch reduziert und die im Kathodenraum gebildeten Elektronentransporter H₂ und CO von acetogenen Mikroorganismen zusammen mit CO₂ zu Alkoholen umgesetzt werden. Die Bereitstellung neuartiger Elektrokatalysatoren in einer geeigneten Membran-Elektrodenanordnung erfolgt durch den Projektpartner. Reaktionstechnische Untersuchungen des elektrokatalytisch-mikrobiellen CO₂-Umsatzes mit ausgewählten acetogenen Mikroorganismen dienen der Identifizierung geeigneter Reaktionsbedingungen und sollen die grundlegenden Daten zur Effizienz dieses neuartigen bioelektrochemischen Systems liefern.

Diese Forschungsarbeiten werden im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms eBiotech (SPP2240) finanziell unterstützt.