Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Optimierung von Membran-Biofilmreaktor-(MBfR)-Systemen für die anaerobe Fermentation von Synthesegas durch den Einsatz mathematischer Modellierung und ergänzender Experimente. Der Fokus liegt auf der Entwicklung von Biofilmmodellen, die eine Reaktoroptimierung und Hochskalierung ermöglichen. Unsere Untersuchungen basieren auf einem Co-Kultur-Biofilm bestehend aus Clostridium (C.) autoethanogenum und C. kluyveri. Diese Co-Kultur ist dazu in der Lage, das in Synthesegas enthaltene Kohlenmonoxid (CO) in eine Mischung aus C₄– und C₆-Fettsäuren (Butyrat und Capronsäure) sowie deren entsprechenden Alkohole (Butanol und Hexanol) umzuwandeln. Wir werden mathematische Modelle in 1D und 2D entwickeln, die dieses Co-Kultursystem abbilden und als Entwurfswerkzeuge zur Optimierung der Produktausbeute in MBfRs dienen. Ein besonderes Augenmerk wird auf dem Einfluss unterschiedlicher Membranmodul-Konfigurationen und Betriebsstrategien liegen. Die Modelle sollen außerdem so konzipiert werden, dass sie auch auf andere Mono- oder Co-Kultur-Systeme anwendbar sind.