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Unabhängig davon, wie man zum Thema anthropogener Klimawandel steht, werden die meisten zustimmen, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe — Erdöl, Kohle und Erdgas — schädliche Chemikalien in die Luft freisetzt. Selbst wenn ihre Auswirkungen auf die Stabilität der Atmosphäre gering sind, stellen sie immer noch ein Risiko für die Atemwegsgesundheit aller Lebewesen dar. Allein dieser Grund sollte die Forschung und Entwicklung alternativer Energiequellen vorantreiben. Solche Studien laufen natürlich bereits, verbunden mit dem Ausbau der Nutzung von Solar- und Windenergie. Während diese Medien jedoch vom Wetter abhängig sind, ist Biogas eine konstante und unbegrenzte Energiequelle.
Ein unveränderliches Naturgesetz besagt, dass biologische Entitäten sterben und – wenn sie sterben – zersetzt werden. Kurz gesagt, ihre Substanz wird in ihre Bestandteile und Elemente zerlegt. Dies geschieht entweder in Anwesenheit von Sauerstoff oder in dessen Abwesenheit. Wenn herabgefallenes Laub, Tierkadaver, Exkremente, abgestorbene Äste, kompostiertes Gras oder Lebensmittelabfälle vergraben werden, zersetzen sie sich anaerob, d.h. dort, wo kein Sauerstoff vorhanden ist. Dieser Prozess, als anaerobe Vergärung bezeichnet, ermöglicht es bestimmten Bakterien, die organische Substanz so zu verarbeiten, dass am Ende Methan (CH₄) freigesetzt wird. Wie fossile Brennstoffe kann Methan zur Energiegewinnung verbrannt werden. Im Gegensatz zu Methan aus geologischen Brennstoffen ist Methan aus Biogas jedoch kohlenstoffneutral, d.h. es fügt der Atmosphäre kein neues Kohlendioxid (CO₂) hinzu. Die Biogasproduktion ist für den Menschen kaum ein neues Unterfangen — eine der frühesten großtechnischen Abwasser-Biogasanlagen wurde 1911 in Großbritannien errichtet.
Die Erdkruste verhindert, dass Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangt. Nur wenn die Kruste zum Bergbau und zur Energiegewinnung durchdrungen wird, wird Kohlenstoff freigesetzt, insbesondere wenn solche geologischen Entnahmen im Zuge der Energieproduktion verbrannt werden. In diesem Fall wird CO₂ , das sonst im Erdinneren verbleiben würde, dem CO₂ in der Atmosphäre hinzugefügt. Im Gegensatz dazu würde CO₂ aus verrottendem organischem Material während der Zersetzung — entweder aerob oder anaerob — auf natürliche Weise freigesetzt, unabhängig davon, ob es als Biogas genutzt wird oder nicht. Daher wird kein zusätzliches Kohlendioxid berechnet.
Die Biogasproduktion ist in Umfang und Anwendung so vielfältig, dass es schwierig ist, ein „typisches“ Biogasprojekt zu definieren. Die Variationen in Größe, Zweck und Substrat — also der Art des organischen Materials, das für die Vergärung verwendet wird — sind zahlreich. Ein Bauernhof könnte die anaerobe Vergärung von Gülle nutzen, um sich selbst mit Strom zu versorgen und möglicherweise überschüssigen Strom an ein regionales Versorgungsunternehmen zu verkaufen. Eine Wasseraufbereitungsanlage kann ebenfalls Klärschlamm für die eigene Stromerzeugung vergären. Ein Haushalt kann seinen eigenen Kompost und Lebensmittelabfälle zum Kochen und Heizen nutzen. Trotz all der von Biogasproduzenten verwendeten Methoden gibt es einige gemeinsame Elemente bei größeren Biogasanlagen. Jede verfügt über eine Methode und Mittel zur Substratansammlung und -verwaltung. Der anaerobe Fermenter ist das Herzstück jeder von einem Biogasunternehmen errichteten Anlage. Sobald es abgetrennt ist, wird das Biogas gesammelt und von allen Verbindungen oder Elementen gereinigt, die seine Effizienz beeinträchtigen. Was vom Substrat übrig bleibt — jetzt als Gärrest bezeichnet — wird zur späteren Verwendung als Dünger und/oder Einstreu gesammelt.
Wie steigt ein Biogasunternehmen ins Stromgeschäft ein? Die Umwandlung von organisch gewonnenem Methan in Elektrizität ist eine ökologisch sinnvolle Methode zur Stromversorgung von Haushalten, Unternehmen und Infrastruktur. Eine Brennstoffzelle kann die chemische Energie von Biogas mit Hilfe von Sauerstoff in Elektrizität umwandeln. Diese Technologie bleibt jedoch noch etwas kostenintensiv. Am gebräuchlichsten ist es, wenn Biogas durch Verbrennung einen Stromgenerator antreibt, wobei die Wärme das Drehmoment erzeugt, das den Motor dreht. Diese mechanische Energie stimuliert einen Eisenkern in einem Magneten, der elektrischen Strom erzeugt.
Die Herstellung von Transportkraftstoff aus organisch gewonnenem Methan ist sowohl für ein Biogas-Startup als auch für die führenden Biogasunternehmen von Interesse. Tatsächlich stehen „grüne“ Kraftstoffe im Mittelpunkt vieler Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Damit Biogas effizient transportiert und für die spätere Verwendung in Fahrzeugen gespeichert werden kann, muss es komprimiert werden. Vor diesem Prozess wird Biogas von seinem CO₂ und Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff gereinigt, die dem Biogas jeweils seine Energiedichte rauben. Das Verdichten des Gases unter Drücken von bis zu 5.000 Pfund pro Quadratzoll (psi) erleichtert die Speicherung und den Transport von Ort zu Ort.
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