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Methan ist ein Treibhausgas, das eine gewisse Mitschuld an der atmosphärischen Verschmutzung und den Komplikationen des Klimawandels trägt. Gleichzeitig ist es ein erneuerbares Gas, das als reichhaltige alternative Quelle für die Stromerzeugung sowie als ökologische Antriebsmöglichkeit für Fahrzeuge dient. Das Beste daran ist, dass es reichlicher und unmittelbarer verfügbar ist als Erdgas aus geologischen Lagerstätten. Doch – genau wie Erdgas, Erdöl oder Kohle – enthält Biogas in seiner reinsten Form chemische Verbindungen, die die Wirtschaftlichkeit, Effizienz und ja, die Sicherheit beeinträchtigen. Ein Biogas-Wäscher ist ein Mittel gegen diese unerwünschten Substanzen.
Die Essenz von Biogas ist Methan, oder CH₄, ein farb- und geruchloses Treibhausgas. Wenn CH₄ in großen Mengen in der Atmosphäre vorhanden ist, hält es Wärme davon ab, sich zu verflüchtigen, und verschärft die globale Erwärmung und den Klimawandel. Weniger reichlich vorhanden und langlebig als Kohlendioxid (CO₂), ist Methan dennoch ein bedrohlicherer Wärmespeicher als jedes andere Treibhausgas. All dies bedeutet jedoch, dass CH₄ in Bezug auf die Energie eine enorme Schlagkraft besitzt. Gereinigtes Biogas trägt heute zu regionalen Stromnetzen und öffentlichen Verkehrssystemen bei. Dies beweist, dass eingefangenes Biogas-Methan ein ökologischer Vorteil und keine Belastung ist.
Wie kommt es dazu? Bedenken Sie diese Tatsache: Einige Schätzungen gehen davon aus, dass 15 Prozent der vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen auf die Blähungen von Rindern zurückzuführen sind. Was ist das anderes als das Produkt der Verdauung, d.h. des Abbaus von Substanzen zur Bildung verschiedener chemischer Verbindungen? So verhält es sich auch bei der anaeroben Vergärung. Dieser Prozess erzeugt Methan aus allen Arten von Abfällen: Kompost, Abwasser, Gülle, Deponien, abgestorbenen Ästen, Tierkadavern usw. In einer Zeit, in der die Abfallwirtschaft ein wachsender Umweltstressfaktor ist, befasst sich die anaerobe Vergärung – die natürlich oder durch menschliche Absicht stattfindet – mit den Ökologien von Land und Atmosphäre.
Wenn von Menschen konstruiert, nimmt ein anaerober Fermenter einen der oben genannten Rohstoffe – auch Substrat genannt – und schließt ihn in einem sauerstofffreien Tank ein. Nach dieser Isolierung und Erhitzung bei verschiedenen Temperaturen durchläuft das organische Material mittels Bakterien mehrere Phasen der Zersetzung. Am Ende dieses Verlaufs liefert das Substrat CH₄, CO₂ und eine Reihe anderer Verbindungen in Spurenmengen. Dies ist Biogas, das zur Speicherung und Erfassung in ein anderes Gefäß geleitet wird. Der Rest des Rohmaterials ist das Gärprodukt, das beispielsweise zur späteren Verwendung als Dünger oder Einstreu reserviert ist. Derweil hängt die Zukunft des eingefangenen Biogases von seiner Aufbereitung ab. So wie es nach der Vergärung vorliegt, ist das Biogas noch nicht bereit für den großen Auftritt.
Rohbiogas ist Methan plus — plus CO₂, Schwefelwasserstoff (H₂S), Siloxane, Mercaptane und Schwefeldioxid, neben anderen Substanzen. In unterschiedlichem Maße machen diese Chemikalien das Biogas als Energiequelle weniger effektiv und können die Transport- und Speicherkapazität beschädigen. Einige von ihnen sind toxisch für die menschliche Gesundheit. Es versteht sich von selbst, dass Biogasproduzenten diese entfernen müssen, damit ihr Gas für die Verbraucher sicher und effizient ist. Die Reinigungsverfahren hängen weitgehend von der letztendlichen Verwendung des Biogases ab. Der Einfachheit halber betrachten wir die umfassendste, die vollständige Aufbereitung.
Eine Reihe verschiedener Mechanismen dient dazu, schädliche Verbindungen aus dem Rohbiogas zu entfernen. Von den effektivsten kann eine Calciumhydroxid- oder Kalkmilch-Lösung sowohl CO₂ als auch H₂S unter Bedingungen von hohem Druck, niedriger Temperatur und hohem pH-Wert entfernen. Durch Adsorption ist Aktivkohle ein starker CO₂-Entferner, während sie H₂S in reinen Schwefel umwandelt. Eisensulfid entfernt ebenfalls H₂S aus der Mischung.
Wasserdampf ist eine weitere schädliche Substanz im Rohbiogas. Durch die Verringerung des Heizwertes des Biogases verringert H₂O somit die Energieabgabe von Motoren, die mit Biogas betrieben werden. Obwohl Wasserdampf nicht toxisch wie H₂S ist, stellt er dennoch ein Hindernis für eine effiziente Leistung dar. Ein solides Biogas-Waschsystem komprimiert den Dampf normalerweise, kühlt ihn ab und lässt ihn aus dem Biogas ausfallen. Andere Möglichkeiten, den Strom von H₂O-Dampf zu befreien, sind die Adsorption mit Silicagel; Glykol und hygroskopische Salze bei hoher Hitze; und Siebe, die die Wassermoleküle einfangen können. Alle erweisen sich als wirksame Elemente der Reinigung.
Ob eine oder jede Methode der Reinigung notwendig ist, hängt vom ursprünglichen Rohstoff, dem anaeroben Vergärungsprozess und dem Verwendungszweck des Biogases ab. Die Art der anaeroben Vergärung bezieht sich in diesem Kontext auf die in den Vergärungstank eingebrachte Wärmemenge.
etwa 20 Grad Celsius
zwischen 35 und 41 Grad Celsius
zwischen 52 und 60 Grad Celsius
Natürlich hängen die Temperaturunterschiede ebenfalls vom Substrat und dem Verwendungszweck ab. So sind die einzelnen Elemente eines Biogas-Wäschersystems in gewisser Weise aufeinander abgestimmt.
Die einfache Gewinnung von Biogas im Vergleich zu geologischem Erdgas ergänzt die gesamten Umweltvorteile dieses erneuerbaren Erdgases. Doch Biogas-Methan ist eine Ernte, die viele metaphorische „Unkräuter“ hervorbringt. Dies sind chemische Verbindungen, die die letztendliche Leistung des Gases beeinträchtigen, wenn sie nicht entfernt werden. Glücklicherweise gibt es mehrere Möglichkeiten, diese hinderlichen Substanzen aus dem nutzbaren Methan zu entfernen. Einige beinhalten eine flüssige Anwendung; andere verwenden Adsorption an Feststoffe. Sobald diese Verarbeitung abgeschlossen ist, wird Biogas zu einer äußerst praktischen und umweltfreundlichen Quelle reichlicher Energie.
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