Wie wird Biogas produziert?

Thomas Max Müller / pixelio.de

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Aus Bioabfall wird in der Vorgrube ein wertvoller Rohstoff

Am Anfang der Produktion von Biogas stehen Feld, Stall oder auch die Biotonne in Haushalten und Betrieben. In der Landwirtschaft entstehen Bioabfälle. Das sind Pflanzenteile, die nicht weiter verwertet werden können und auch nicht als Viehfutter infrage kommen. Aus der Tierhaltung bleiben Mist und Gülle übrig und auch im privaten Bereich oder in Unternehmen fallen Speisereste und andere biologisch abbaubare Abfälle an. Dazu kommen sogenannte Energiepflanzen. Das sind eigens zur Herstellung von Biogas angebaute Pflanzen. Es kann sich dabei um Mais, Getreide oder auch Schilfgras handeln. All das kann in einer Biogas-Anlage verwertet werden.

Dazu wird die Biomasse zuerst in der sogenannten Vorgrube gesammelt. Sie dient nicht nur als Annahme- und Lagerstelle, sondern ist auch der Ort, wo die vergärbare Biomasse oder das Biogas-Substrat unter anderem durch Zerkleinerung aufbereitet wird. Außerdem gewährleistet die Vorgrube eine kontinuierliche Substrat-Versorgung für die nächste Verarbeitungsstufe im Fermenter oder Gärkessel. Dieser Behälter ist licht- und sauerstoffdicht abgeschlossen. Hier tun Mikroorganismen ihre Arbeit, indem sie für eine Vergärung der Biomasse sorgen, in deren Verlauf Biogas entsteht, das hauptsächlich aus Methan sowie -zu geringen Anteilen  aus Kohlendioxyd besteht.

Mikroorganismen haben es gerne mollig warm

Für die Vergärung wichtig ist die Temperatur im Fermenter. Bakterien, die sich unter 30 Grad Celsius optimal entwickeln, bauen die Biomasse nur sehr langsam ab. Die meisten Fermenter werden auf 32 bis 42 Grad geheizt. Dieser Bereich ist optimal für eine Vielzahl von Bakterien, die mesophil genannt werden. Das heißt, selbst wenn eine oder mehrere Bakterienarten absterben, kann der Abbau des Substrates von anderen Arten übernommen werden. Daher laufen diese Biogas-Anlagen sehr stabil. Insbesondere im Bereich zwischen 37 und 40 Grad Celsius ist beim Einsatz von Gülle oder Stallmist eine effektive Methangas-Produktion gewährleistet, da hier Bakterien vorhanden sind, die sich an die Körpertemperatur von Kühen, Schweinen und anderen Nutztieren angepasst haben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Fermenter auf höhere Temperaturen zwischen 50 und 57 Grad Celsius zu heizen. Diese sind für sogenannte thermophile Bakterien optimal. Aufgrund der Wärme wird die Gärung beschleunigt und die Gasausbeute ist höher. Allerdings sind thermophile Bakterien empfindlicher und auch die Artenvielfalt geringer als bei den mesophilen Bakterien. Der Betrieb der Biogas-Anlage ist in diesen Fällen also effektiver aber störungsanfälliger.

Brennwert von Biogas muss vor der Einspeisung ins Erdgasnetz erhöht werden

Im oberen Bereich des Fermenters wird das freigesetzte Biogas gespeichert. Von hier aus wird es in die Gasaufbereitungsanlage geleitet, in der der Methangehalt optimiert wird, damit es den Eigenschaften von Erdgas entspricht und im Leitungssystem mit diesem gemischt werden kann. Unbehandelt hat ein Kubikmeter Biogas nur einen Energiegehalt von fünf bis 7,5 Kilowattstunden, Erdgas jedoch von rund zehn Kilowattstunden. Von der Gasaufbereitungsanlage kann das aufbereitete Biogas dann entweder in das Erdgasnetz geleitet werden oder es können die Leitungen zu Biogastankstellen damit bedient werden.

Zum Heizen des Fermenters wird übrigens etwas Biogas auf dem Weg zwischen Fermenter und Gasaufbereitungsanlage abgezapft und dann in einem Blockheizkraftwerk verbrannt. Die Wärme-Energie hier kann ins Nahwärmenetz geleitet werden oder über einen Generator zu Strom verarbeitet werden. Die vergorene Biomasse aus dem Fermenter gelangt in das Gärrestelager, wo sie dann als hochwertiger Dünger bereit steht.

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