CO2-basierte Erzeugung von Methan und Proteinen zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse

Einerseits ist der Programmraum Oberösterreich und Südmähren durch hohe CO₂-Emissionen aus Industriebranchen wie der Stahl-, Zement- und Energieproduktion geprägt. Andererseits besteht insbesondere in Südböhmen eine starke Abhängigkeit von importiertem Fischmehl und Soja in der Aquakultur, da es an regional erzeugten und ökologisch vertretbaren Futtermittelalternativen fehlt. Das Projekt CARMA widmet sich dieser doppelten Herausforderung: zuerst soll CO₂ mittels Elektrolyse in Methan, einen wichtigen Energieträger für industrielle Prozesse, und anschließend mittels methanotropher Mikroorganismen in mikrobielle Biomasse umgewandelt werden. Die Forschungsaktivitäten sind in drei Arbeitspakete unterteilt. Im ersten Arbeitspaket steht die Umwandlung der CO₂-Emissionen in Methan im Vordergrund. Dabei sollen 3D Elektroden entwickelt und Elektrolysezellen optimiert werden, um eine vollständige CO₂-Umwandlung unter geringem Energieaufwand zu ermöglichen. Das zweite Arbeitspaket widmet sich der Umwandlung von Methan in mikrobielle Biomasse. Dazu werden geeignete Bakterien in Nährmedien mit optimierter Nährstoffzusammensetzung angezüchtet. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung eines Bioreaktors um optimale Strömungsbedingungen, ein stabiles Bakterienwachstum und eine effiziente Proteinproduktion zu erreichen. Im dritten Arbeitspaket wird überprüft, ob sich die im zweiten Arbeitspaket gewonnene Biomasse als neue Proteinquelle für Tierfutter mit Schwerpunkt auf die Aquakultur eignet. Dafür wird das mikrobielle Protein hinsichtlich seiner Grundzusammensetzung bewertet und die Verdaulichkeit an Fischen getestet. Durch die Projektergebnisse von CARMA können verschiedene Zielgruppen adressiert werden. Beispielsweise sollen energieintensive Industrien, Futtermittelhersteller, Fischereiverbände und Clusterinitiativen, Forschende und Entscheidungsträger, sowie die allgemeine Öffentlichkeit über das Potenzial mikrobieller Biomasse als neue Proteinquelle informiert werden. Ziel ist es, Wissen aufzubauen, Akzeptanz zu fördern und Vorbehalte abzubauen, damit nachhaltige und zirkuläre Futterlösungen leichter genutzt werden können.

Im Zuge von CARMA werden zwei Lösungen durch die grenzübergreifende Zusammenarbeit entwickelt. Die erste umfasst ein Verfahren, um elektrolytisch CO₂ in Methan, einen wichtigen Energieträger, umzuwandeln. Die zweite Lösung befasst sich mit der Transformation industrieller CO₂-Emissionen in hochwertiges mikrobielles Protein. Weitere Höhepunkte sind die Projektworkshops sowie der zweitägige Abschlussworkshop. Ziel ist es, die Projektergebnisse aus der Forschung in die Praxis zu übertragen, den Austausch zwischen den Akteuren zu fördern und konkrete Impulse für eine weiterführende Nutzung der Projektergebnisse zu setzen. Die Ergebnisse der drei Arbeitspakete werden in vier open-access Publikationen veröffentlicht. Außerdem wird ein technisches Datenblatt mit grundlegenden Informationen über den Futterwert des mikrobiellen Proteins erstellt und die Informationen in einer Datenbank frei zugänglich gemacht, sodass zum Beispiel Futtermittelentwickler, Forscher und andere Interessierte auf die Daten zugreifen und sie auch in anderen Kontexten nutzen können.