Biogas Technologie

Der Kreislauf des Lebens ist ein Thema, das Wissenschaftler, Ethiker und Religionswissenschaftler gleichermaßen interessiert. Von besonderem Interesse ist der Zeitpunkt, an dem das Leben endet. Was geschieht mit den Überresten? Versteinerte tierische und pflanzliche Materie – nach Jahrtausenden – versorgt uns mit den fossilen Brennstoffen, die wir heute nutzen. Doch wir müssen wirklich nicht so lange warten, um Energie aus sich zersetzender organischer Materie zu gewinnen. Eine Möglichkeit, den Prozess zu beschleunigen, ist die anaerobe Vergärung. Obwohl dieser Prozess kein sofortiges Erdöl liefert, setzt er Biogas frei, eine nützliche und bewährte erneuerbare Energiequelle, die wesentlich umweltfreundlicher ist.

Wie entsteht Biogas durch anaerobe Vergärung?

Immer wenn organische Stoffe wie Gülle und Wildtierkot; Abwasser und Klärschlamm; Grasschnitt, Laub und Küchenabfälle von Sauerstoff entzogen werden, werden bestimmte chemische Prozesse aktiviert. Biomasse – die gesamte organische Materie – besteht aus großen organischen Polymeren. In der ersten Phase der anaeroben Vergärung werden diese Molekülketten in kleinere Komponenten zerlegt. Über die vier Phasen hinweg zersetzen Bakterien organische Verbindungen, die wiederum andere Verbindungen und Elemente freisetzen. Das Ende der Ereigniskette ist die Freisetzung von Biogas – eine Kombination aus Methan (CH₄), Kohlendioxid (CO₂) und anderen Gasen. Das Methan ist die operative Verbindung im Hinblick auf die Energieerzeugung.

Wofür wird Biogas verwendet?

Kurz gesagt, Biogas kann so ziemlich alles, was Erdgas kann: Es kann in Elektrizität umgewandelt werden, um Haushalte, Gemeinden oder Infrastruktur zu versorgen. Alternativ treibt es Fahrzeuge und schwere Maschinen an, die dafür ausgelegt sind, es aufzunehmen. In Industrie- und Entwicklungsländern wird es auch als Brennstoff zum Kochen eingesetzt. Tatsächlich stellt organischer Abfall eine persönliche und öffentliche Gesundheitsherausforderung für viele Menschen in weniger wohlhabenden Nationalstaaten dar. Die anaerobe Vergärung schafft nicht nur Energiepotenzial, sondern liefert auch Gärrest (d.h. das, was nach der Vergärung übrig bleibt), der ein nährstoffreicher und praktischer Dünger ist.

Welche Anlagen fördern die anaerobe Vergärung?

Ob in großem oder kleinem Maßstab, die Biogastechnologie besteht aus vier grundlegenden Einheiten: einem Fermenter für das Ausgangssubstrat, das die Biomasse aufnimmt, aus der das Methan gewonnen wird; einem Gärbehälter (der sauerstofffreie Raum, in dem die biochemischen Prozesse der Vergärung stattfinden); einer Biogasgewinnungseinheit, in der CH₄, CO₂ usw. zur Nutzung oder weiteren Verarbeitung gesammelt werden; und Wärmetauschern, die die Temperaturen regulieren, um den Vergärungsprozess zu optimieren. Eigenständige Fermenter dienen Gemeinden oder Verarbeitungsanlagen. Hofeigene Fermenter verarbeiten Gülle von Rindern, Schweinen und Geflügel. Wasseraufbereitungsanlagen behandeln Abwasser mit anaerober Vergärung und viele verkaufen überschüssigen Strom an das Netz zurück.

Was sind die neuesten Innovationen in der Biogasproduktion?

Während des größten Teils der Geschichte der Biogassammlung wurde das Substrat relativ monolithisch gehalten, um die größtmögliche Biogasmenge in bester Qualität zu erzielen. Doch neue Biogastechnologien versprechen einen höheren Biogasertrag unter Verwendung von zwei oder mehr Ausgangsstoffen. Dies wird auch als „Co-Vergärung“ bezeichnet. Forscher finden heraus, dass einige Substrate, im Tandem verwendet, synergetisch für bessere Produktionszahlen wirken. Zusätzliche Studien befassen sich mit der Geschwindigkeit der Zersetzung und dem Substratfluss. Die Forschung zur Vorbehandlung von Biomasse vor der Vergärung deutet darauf hin, dass dies machbar ist. Mechanische, thermische, Ultraschall- und Mikrowellenverfahren werden alle getestet, um festzustellen, ob eine Desintegration möglich ist, bevor der Ausgangsstoff den Gärbehälter erreicht.