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Da Wirtschaft und Kultur bestrebt sind, Energiealternativen auszubauen und eine höhere Energieeffizienz zu erreichen, hat die Vorstellung erneuerbarer Kraftstoffe die öffentliche Vorstellungskraft beflügelt. Zu den erneuerbaren Optionen wie Wind-, Solar- und Wasserkraft gehört Biogas. Seit Jahrzehnten ist die Entsorgung von organischem Abfall sowohl für Landwirte als auch für Hausbesitzer ein Ärgernis. Ob die Quelle Viehmist, abgestorbene Pflanzen, ungenutzte Lebensmittel und Reste oder Tierkadaver sind, kaum jemand wird bestreiten, dass starke Gerüche von ihnen ausgehen. Dies sind tatsächlich Gase und sie sind potente Quellen zur Energieerzeugung. Der Schlüssel liegt darin, wie diese Emissionen erfasst und genutzt werden können.
Wenn organische Substanzen unter Luftabschluss, wie in einem Komposthaufen, fermentieren, wird Biogas durch den Zerfall von Mikroorganismen produziert. Dieses besteht hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid. Methan (CH₄) ist ein flüchtiges Gas, das bereits für Herde, Öfen und einige Beleuchtungsanlagen verwendet wird. Kohlendioxid (CO₂), meanwhile, ist nicht nur bei der Verbrennung organischer Verbindungen vorhanden, es existiert auch in der Luft, aus der es von Pflanzen und Vegetation aufgenommen wird. Um in großem Maßstab nutzbar zu sein, muss dieses Gemisch in einer Biogasanlage verarbeitet werden.
Die Biogasanlage muss gefüttert werden: Essensreste wie Eierschalen und Kaffeesatz; Kartoffelschalen und Karottenstiele; ausgelassenes Fett und Klärschlamm können alle als Substrat dienen, auf dem die chemische Fermentation beginnt. Gras- und Laubschnitt sowie Tierdung sind ebenfalls häufige Inputs für eine Biogasanlage. Diese werden in einen Fermenter geleitet — eine licht- und sauerstofffreie Kammer, die auf etwa 40 Grad Celsius erhitzt wird. Die Mikroorganismen zersetzen dann das Substrat und erleichtern die Freisetzung von Biogas. Das entstehende Biogas enthält nicht nur CO₂ und CH₄, sondern auch toxischen Schwefelwasserstoff (H₂S). Das Biogas steigt in den oberen Bereich der Fermenter-Kammer auf und wird dann im Wärme- und Biogas-Kraftwerk verbrannt. Hier werden Strom und Wärme erzeugt.
Die Biogasumwandlung kann potenziell für eine beliebige Anzahl von Kraftstoffen als Endprodukt funktionieren. Das gereinigte und aufbereitete Methan kann für Ethanol, Diesel, Methanol, Benzin oder Flüssiggas (LPG) verwendet werden. Methanol kann beispielsweise theoretisch aus Biomethan nach Anwendung methanotropher Bakterien gewonnen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Biogas zuerst chemisch in Synthesegas umzuwandeln, gefolgt von der Reformierung des Synthesegases zu Methanol. Die Verwendung von Biogas als Ausgangsmaterial für die Methanolproduktion ermöglicht die zirkuläre Nutzung organischer Abfallströme. Landwirtschaftsbetriebe, Lebensmittelverarbeiter und Abwasserentsorger, die Biogas vor Ort produzieren, können die Methanolproduktion als zusätzliche Einnahmequelle hinzufügen und so die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprojekts verbessern.
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