Branchenspezifische Themen
Da Länder, Kulturen und Volkswirtschaften bestrebt sind, von fossilen Brennstoffen wegzukommen und sich stattdessen umweltfreundlicheren Energiequellen zuzuwenden, steht ihnen eine Vielzahl von Optionen zur Verfügung. Solarmodule, Windturbinen, Wasserkraftwerke und Geothermieanlagen prägen unterschiedliche Landschaften und spiegeln einen Wandel im Denken über die Energieerzeugung wider. Ein weiteres Naturphänomen rückt bei den Akteuren der erneuerbaren Energien in den Mittelpunkt – Biogas. Entstanden aus dem sauerstofffreien Abbau organischer Substanzen, erweist sich Biogas als zuverlässiger Ersatz für fossile Brennstoffe. Angesichts dieser Entwicklung arbeiten Wissenschaftler weiterhin an der Systematisierung seiner Produktion.
Biogas kann aus Abwasser und Klärschlamm; Gülle von Kühen und Schweinen; Lebensmittelabfällen und Müll; abgestorbenen Ästen und toten Waldtieren; und einer Vielzahl anderer organischer Materialien entstehen. Entscheidend ist, dass diese Materialien unter Ausschluss jeglicher Sauerstoffzufuhr zersetzt werden. So entsteht Biogas unter natürlichen Umständen stets: beispielsweise unter einem Haufen Laub oder einem Grasschnittberg, oder in einem Sumpf oder einer Ecke eines Stalls. Ob spontan entstanden oder gezielt produziert, Biogas besteht hauptsächlich, wenn auch nicht ausschließlich, aus Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂). Das Methan ist der Schlüssel zu seiner Energiekapazität. Zusätzlich enthält Biogas geringe Anteile an Wasser, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und anderen flüchtigen organischen Verbindungen. Tatsächlich hat Rohbiogas eine sehr ähnliche chemische Zusammensetzung wie Erdgas, das aus Mineralvorkommen gewonnen wird – jedoch ohne die Treibhausgasemissionen. Obwohl diese geringeren Bestandteile im Gesamtgehalt winzig sind, können sie die öffentliche Gesundheit, Tanks, Rohrleitungen und die allgemeine Effizienz des Biogases schädigen. Die Natur kann sie nicht entfernen, aber Menschen können es.
Betrachtet man Schweinegülle als modellhaftes organisches Material – manchmal Substrat oder Ausgangsmaterial genannt –, so besteht der erste Schritt darin, einen anaeroben Fermenter oder Biogasreaktor mit einer angemessenen Menge Gülle zu versorgen, um die benötigte Biogasmenge zu erzielen. Gülle von Schweinen ist ideal, da sie als Gülle gelagert wird und somit das Eindringen von Sauerstoff verhindert. Das Hinzufügen von Wasser hilft auch, den Ammoniakgehalt zu verdünnen; Ammoniak kann die Methanproduktion unterdrücken. Das Vorheizen der Gülle (auf 35 Grad Celsius oder mehr) kann ebenfalls den Verdauungsprozess beschleunigen. Das Ausgangsmaterial gelangt durch einen Einlass in den Fermenter. Im Fermenter selbst beginnt ein Rührwerk zu rotieren, um die Mikroorganismen gleichmäßiger im Substrat zu verteilen. Forscher der Pennsylvania State University kommen zu dem Schluss, dass Schweinegülle sieben bis zehn Tage im Fermenter verbleiben muss, um eine maximale Biogasproduktion zu ermöglichen. Sobald die Fermentation abgeschlossen ist, wird Biogas zur weiteren Behandlung gesammelt. Das Substrat – jetzt Gärrest oder Effluent genannt – kann als hochwirksamer Dünger, Einstreu für Tiere oder Bestandteil von Industrieprodukten dienen.
Das Entfernen toxischer und korrosiver chemischer Verbindungen aus Biogas hat viele Varianten. In einer landwirtschaftlichen Biogasanlage wird der Gasstrom durch Eisenspäne oder Stahlwolle geleitet. In anderen Anlagen, z.B. Kläranlagen, können anspruchsvollere Membranen eingesetzt werden. Alternativ kann der Gasstrom durch eine Aminlösung strömen, die die unerwünschten Verbindungen absorbiert, oder durch ein chemisch behandeltes Festmaterial wie Aktivkohle adsorbiert werden. Art und Umfang der Reinigung hängen vom Verwendungszweck des Biogases ab. Biomethan für Fahrzeugkraftstoff erfordert die umfassendste Aufbereitung.
Sprechen Sie mit einem Experten
Fragen zur Planung eines Biogassystems für Ihren Betrieb?
