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Viele Menschen hören das Wort „Abwasser“ und denken dabei nur an einen schmutzigen, unangenehmen Abwasserteich. Tatsächlich ist Abwasser genau das – und noch schlimmer: Es enthält verschiedene Bakterien, Pilze, Parasiten und Viren, die sich negativ auf die individuelle und öffentliche Gesundheit auswirken. E-coli, Salmonellen, Typhus, Spulwürmer und Hepatitis (A und B) gehören zu den Organismen, die in Abwasser gefunden werden. Obwohl es wie ein unverbesserliches Übel für die Umwelt klingt, enthält Abwasser tatsächlich etwas Wertvolles: Biogas. Die Fähigkeit, Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄) aus diesem scheinbar schrecklichen Nebenprodukt zu extrahieren, hat enorme Auswirkungen auf die Umweltqualität und die Energieeinsparung. Alles beginnt mit der anaeroben Vergärung.
Das Biogas aus Abwasser kann Verbrennungsmotoren antreiben, die es in mechanische Energie umwandeln. Diese Dynamik wiederum kann einen Generator antreiben, um Elektrizität zu erzeugen. So wird das, was einst weniger als wertlos war, nun zu einer natürlichen Ressource. Biogas kann ein Fahrzeug oder ein gesamtes öffentliches Verkehrssystem antreiben – und tut beides bereits heute. Wie oben erwähnt, besteht Biogas hauptsächlich aus Kohlendioxid und Methan. Es enthält auch geringe Mengen an Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Diese Komponenten können in Komposthaufen, Sümpfen, Gülle, Wildtierkot usw. vorkommen. Sie können auch aus Quellen wie Abwasser gewonnen werden.
Nicht alle Abwässer sind gleich – zumindest was die Biogasproduktion betrifft. Die Menge an Feststoffen in einem bestimmten Wasservolumen; der pH-Wert des Wassers (Säure- versus Alkalität); und die Temperatur spielen alle eine Rolle bei der Eignung des Abwassers für die Biogas-Abwasserbehandlung. Dies gilt auch für die organische Stärke – ein zugegebenermaßen ungewöhnlicher Begriff –, die ein Maß dafür ist, wie viel Sauerstoff zur Zersetzung des im Wasser vorhandenen organischen Materials aufgenommen wird. Abwasser mit geringer Stärke kann effizienter aerob behandelt werden; Substrat mit hoher Stärke, anaerob.
Ziel der anaeroben Vergärung bei der Abwasserbehandlung ist es, die Menge des zu entsorgenden Klärschlamms auf ein Minimum zu reduzieren. Das Wasser und der Schlamm werden in einen ersten Behälter geleitet, wo sie zwischen 10 und 20 Tagen verbleiben und auf eine Temperatur von knapp unter 38 Grad Celsius (100 Grad Fahrenheit) erhitzt werden. Es ist kein Sauerstoff vorhanden. Dies erleichtert die Umwandlung der darin enthaltenen organischen Materie. Im nachfolgenden Behälter werden die Bestandteile gesiebt und getrennt: Der Schlamm setzt sich am Boden des Behälters ab, während das Wasser darüber aufsteigt. Dies reduziert das Volumen der Abfallstoffe, die tatsächlich entsorgt werden müssen. Anschließend wird der Schlamm eingedickt und stabilisiert. Das Ergebnis dieser Abwasserbehandlung mit Fermentern ist, dass 40 bis 60 Prozent der organischen Feststoffe, aus denen der Schlamm besteht, in CH₄ und CO₂ umgewandelt werden. Methan ist aufgrund seiner Verbrennungskapazität das nützlichste Biogas bei der Abwasserbehandlung. Von der Biogasproduktion aus Abwasserbehandlung macht dieses CH₄ zwischen 60 und 65 Prozent aus.
Der Einsatz anaerober Techniken ist optimal, wenn die organische Stärke des Abwassers höher ist. Das bedeutet, dass pro gegebenem Abwasservolumen mehr organische Substanz vorhanden ist. Dies wird manchmal als über 4.000 ppm (parts per million) quantifiziert. Solche Konzentrationen finden sich oft im Abwasser von Lebensmittel- und Getränkeverarbeitungsbetrieben, während das von einigen Raffinerien und kommunalen Kläranlagen emittierte Abwasser Konzentrationen von weniger als 1.000 ppm aufweisen kann und möglicherweise aerobe Optionen begünstigt. In Bezug auf Investitionen, Energieverbrauch und Schlammertrag ist die anaerobe Vergärung kostengünstiger als die aerobe.
Das South Treatment Plant in Renton, Washington, beherbergt eine Brennstoffzelle, die täglich 154.000 Kubikfuß Biogas in ein Megawatt Elektrizität umwandelt. Diese Leistung reicht aus, um 1.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Da sie stattdessen zur Stromversorgung der Kläranlage genutzt wird, spart sie dem Department of Natural Resources and Parks von King County jährlich fast 400.000 US-Dollar. Die Central Marin Sanitation Agency betreibt eine Wasserressourcen-Rückgewinnungsanlage in San Rafael, CA. Durch anaerobe Vergärung produziert die CMSA fast ihren gesamten eigenen Strom und verkauft den Überschuss zurück ins Netz. Diese Anlage verarbeitet täglich neun bis 13 Millionen Gallonen Abwasser.
Wenn Ihre Anlage Abwasser abgibt, haben Sie ein Interesse daran, sicherzustellen, dass dessen Gefahren eingedämmt werden. Darüber hinaus profitieren Sie davon, wenn dieser Ausstoß in Bezug auf die Energiegewinnung praktisch nutzbar ist. Branchen so unterschiedlich wie Landwirtschaft, Pharmazeutika, Öl, Chemieproduktion, Fertigung und Informationstechnologie müssen sich in unterschiedlichem Maße mit Abfallprodukten auseinandersetzen. Bei der anaeroben Vergärung können sich diese Säulen der modernen Wirtschaft darauf verlassen, dass ihr ökologischer Fußabdruck dank dieses wissenschaftlichen Prinzips geringer – ja sogar unsichtbar – ist. Besser noch, es gibt weniger Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und mehr von dem, was einst giftiger Müll war. Die anaerobe Vergärung verspricht eine sauberere Zukunft.
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