Biogas Reinigung

Das moderne Leben bietet Annehmlichkeiten, die unsere Vorfahren sich kaum hätten vorstellen können. Dank Transportnetzwerken und Technologie ist Obst beispielsweise immer saisonal verfügbar. So wie Milch und Wein pasteurisiert werden, um ungesunde Organismen zu entfernen und sie für Transport, Lagerung und Verkauf geeignet zu machen, müssen Erdgas und Biogas spezifischen Reinigungs- und Aufbereitungsprozessen unterzogen werden.

Warum muss Gas „gereinigt“ werden?

Erdgas wird aus Schiefer und anderen Sedimentgesteinsformationen gewonnen. Was aus den Bohrlöchern kommt, wird oft als „nasses Erdgas“ bezeichnet, da es von Wasserdampf und NGLs (Erdgasflüssigkeiten) begleitet wird. Andere, weniger erwünschte Elemente und Verbindungen kommen ebenfalls mit: Schwefel, Helium, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid. Zu den problematischsten dieser Mischung gehören Schwefelwasserstoff (H₂S) und Kohlendioxid (CO₂). Schon in geringen Mengen verursacht H₂S Gesundheits- und Atemprobleme bei Personen in der Nähe. Höhere Konzentrationen können sogar tödlich sein. Genauso schlecht für Erdgaslieferanten ist die Tatsache, dass H₂S die Auskleidung von Pipelines und Speichertanks beschädigen kann. Kohlendioxid stellt ein anderes Problem dar. Es reduziert den Heizwert des Gases und mindert dadurch dessen Qualität und Effizienz.

Sind schädliche Verbindungen in Biogas vorhanden?

Biogas, das aus organischem Material gewonnene erneuerbare Erdgas, ist nicht immun gegen das Eindringen von H₂S, CO₂ und anderen Fremdgasen. Da es das Endprodukt einer Reihe chemischer Reaktionen ist, die in Abwesenheit von Sauerstoff ablaufen, könnte man glauben, dass Methan (CH₄) die einzige verbleibende Verbindung nach Abschluss der anaeroben Vergärung ist. Das ist nicht der Fall. Die Bakterien, die die organischen Materialien – z.B. Mist, Essensreste, abgestorbene Blätter, Abwasser – abbauen, erzeugen Aktivität, die andere chemische Substanzen, darunter CO₂ und H₂S, hervorbringt. Die Phasen der anaeroben Vergärung produzieren jeweils unterschiedliche Substanzen. Die Hydrolyse endet mit einfachen Zuckern, Aminosäuren und flüchtigen Fettsäuren. Die Acidogenese erzeugt ebenfalls flüchtige Fettsäuren, zusammen mit Ammoniak, CO₂ und H₂S. Die Acetogenese führt zu Essigsäure, Wasserstoff und CO₂. Schließlich entstehen Methan, CO₂ und Wasser aus der Methanogenese.

Wie werden Verunreinigungen entfernt?

Wenn Erdgas zur Verarbeitungsanlage geschickt wird, ist die Reinigung des Gases von H₂S und CO₂ die Hauptaufgabe. Diese „sauren Gase“ werden, meistens, mit einer Aminlösung behandelt, während das Erdgas durch eine Kolonne strömt. Die aus Ammoniak gewonnenen Aminmoleküle in dieser Flüssigkeit entziehen dem Gasstrom den Schwefelwasserstoff und das Kohlendioxid. Dies wird als „Süßen“ des „Sauren Gases“ bezeichnet. Eine weitere zuverlässige Gasreinigungstechnologie ist die Membrantechnologie. Das Grundkonzept besteht darin, dass die sauren Gase durch eine synthetische Membran strömen, die Gase mit hoher Permeabilität, d.h. die sauren Gase, von solchen mit geringerer Permeabilität – dem Methan – trennt. Die Biogasreinigung ist auch mit verschiedenen Techniken praktikabel. Eine sehr effektive Methode ist die Verwendung von Materialien mit hohem Eisenoxidgehalt: allophanische Erde, Braunerde und schwarzer Sand. Das Leiten des Gasstroms durch diese Materialien hat eine nahezu vollständige Eliminierung von H₂S aus dem Biogas gezeigt.