Biogas Vergasung

Der Klimawandel und die zunehmenden Probleme der Abfallwirtschaft machen Biogas zu einer vorteilhaften und sogar notwendigen Energiequelle. Erstens trägt die Verbrennung von Biogas – im Gegensatz zu tief in der Erde eingelagerten fossilen Brennstoffen – kein zusätzliches Kohlendioxid (CO₂) in die Atmosphäre ein, da seine Ursprünge oder sein Substrat bereits aus der Atmosphäre entnommenen Kohlenstoff enthalten. Darüber hinaus wird Biogas aus Substrat gewonnen, das zum größten Teil auf Deponien vergraben oder anderweitig entsorgt wird: Lebensmittelabfälle und Nebenprodukte; Tiermist und Exkremente; Schlamm und Abwasser; und verrottende Vegetation. Doch wie werden diese unerwünschten Stoffe zu Energie?

Biogasvergasung

Ob fossile Brennstoffe oder grünere organische Materie – wie bei Biogas – Energieerzeuger versuchen, Gase zur Verbrennung zu gewinnen. In Kraftwerken treibt diese Verbrennung mechanische Energie an, die, einmal magnetisiert, in Elektrizität umgewandelt wird. Die Vergasung war die treibende Kraft hinter der Industriellen Revolution und der anschließenden Dynamik hin zur Moderne. Doch die Verbindung zwischen einer geologischen oder biologischen Substanz und entzündlichen Gasen erfordert eine Reihe spezifischer chemischer Reaktionen. Bei Erdöl oder Kohle wird das Ausgangsmaterial auf über 1.200 Grad Fahrenheit erhitzt, während Sauerstoff und Dampf genau kalibriert werden, damit keine Verbrennung stattfindet. Das bei dieser Transaktion freigesetzte Gas wird Synthesegas – kurz Syngas – genannt. Dieses Gas enthält sowohl CO₂ und Kohlenmonoxid (CO) als auch Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂). Es kann bei einer höheren Temperatur entzündet werden als nicht vergastes Kohle oder Öl.

Biogas, Biomasse und Energieerzeugung

Streng genommen können die organischen Materialien, aus denen Biogas entsteht, als Biomasse betrachtet werden. Korrekt verstanden, wird Biomasse jedoch selbst zur Energiegewinnung verbrannt, während das Substrat, das Biogas erzeugt, eine lange Reihe von Reaktionen durchläuft, die als anaerobe Vergärung bekannt sind. Hier ist kein Sauerstoff zu finden, und diese Abwesenheit ermöglicht es bestimmten Bakterien, auf die organischen Materialien einzuwirken. Diese Arbeit führt im Laufe vieler Tage zur Freisetzung von CO₂, Methan (CH₄) und einer Vielzahl anderer Verbindungen mit geringerem Gehalt. Wie bereits angedeutet, wird Biomasse mittels – zumindest teilweise – Sauerstoff vergast. Im Gegensatz dazu kann Biogas nur aus einem sauerstofffreien Prozess entstehen. Des Weiteren wird Biomasse im Allgemeinen zum Zweck alternativer Brennstoffe und Stromerzeugung angebaut; Biogas stammt größtenteils aus organischer Substanz, die sonst entsorgt würde.

Gasförmige Verunreinigungen

Gase, die bei der Biogasverbrennung entstehen, enthalten schädliche Abgase und Partikel wie Teere, Alkalimetalle, Chlor- und Stickstoffverbindungen. Rohes Biogas wiederum ist oft mit Schwefelwasserstoff, Siloxanen und anderen korrosiven Chemikalien verunreinigt. Abhängig vom letztendlichen Bestimmungsort des Biogases oder der vergasten Biomasse muss die Reinigung gemäß einem oder mehreren Verfahren durchgeführt werden: Wasserwäsche, Aminabsorption, Aktivkohleadsorption, Aktivkohlefilter und Bio-Öl-Wäscher.