BiogasBiogas ist ein Gemisch aus den Hauptkomponenten Methan, Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Schwefelwasserstoff. Es entsteht bei der anaeroben (sauerstofffreien) Vergärung von organischem Material. Als Ausgangsstoffe für die technische Produktion von Biogas eignen sich:
Im Falle der unkontrollierten Entstehung durch natürliche Prozesse und der ungenutzten Entweichung in die Atmosphäre - aus Gewässern, Mist, Reisfeldern und tierischen Quellen wie Pansen von Wiederkäuern - nennt man das Gas im allgemeinen Faulgas oder Sumpfgas. Biogas enthält stets auch ungewünschte Bestandteile wie Schwefelwasserstoff, der ihm vor der technischen Nutzung entzogen wird. Biogas wird als Brennstoff für Blockheizkraftwerke zur Stromerzeugung oder zu Heizungszwecken genutzt. In der Entwicklung ist derzeit die Aufbereitung auf Erdgasqualität, um Biogas ins Gasnetz einzuspeisen bzw. in Erdgasfahrzeugen als Treibstoff zu nutzen. Biogas aus EnergiepflanzenAnalog zur Verwendung von Holz in Biomasseheizkraftwerken werden vermehrt Pflanzen gezielt zur Vergärung in Biogasanlagen und zur Produktion von Biogas angebaut. Dies können im Prinzip alle ackerbaulich genutzten Früchte oder Gras sein. Aktuell (2004) ist die Nutzung von Mais, Getreide (Acker) und Gras (Wiese (Grünfläche)) am weitesten verbreitet.Zur Abschätzung der Nutzung für die Stromproduktion: 1 ha Mais = ca. 2 kW elektr. Dauerleistung; 1 ha Getreide = ca. 1,5 kW; 1 ha Gras = ca. 1 kW; Gülle von 1 Kuh = ca. 0,15 kW. BiogaserzeugungDie Biogaserzeugung findet in einer Biogasanlage statt. In dem gesteuerten Prozess der Biogasentstehung sind verschiedenste Arten von anaeroben Mikroorganismen beteiligt, deren Mengenverhältnis zueinander durch Ausgangsstoffe der Gärung, pH-Wert, Temperatur- und Gärungsverlauf beeinflusst wird. Aufgrund der Anpassungsfähigkeit dieser Mikroorganismen an die Prozessbedingungen können nahezu alle organischen Substanzen durch Gärung abgebaut werden. Lediglich höhere Holzanteile können durch das mikrobiologisch schwer zersetzbare Lignin schlecht verwertet werden. Voraussetzung für eine erfolgreiche Methanbildung ist ein hoher Wasseranteil im Ausgangssubstrat von mindestens 50 %.Man unterscheidet nach dem heutigen Erkenntnisstand vier parallel bzw. nacheinander ablaufende und ineinandergreifende biochemische Einzelprozesse, die den anaeroben Abbau biogener Substanzen ermöglichen:
Zurück bleibt ein Gemisch aus schwer abbaubarem organischen Material beispielsweise Lignin und anorganischen Stoffen wie zum Beispiel Sand oder andere Mineralien. Der mikrobiologische Prozess der Biogaserzeugung, die Vergärung, läuft bis heute noch als sogenannter "Black Box"-Betrieb ab, was heißt, man kennt zwar, was in den Reaktor hinein- und was herauskommt, der mikrobiologische Prozess dazwischen ist aber weitgehend noch nicht wissenschaftlich erforscht. So ist es schwierig, Steuerungsparameter für eine geregelten und auf maximale Methanausbeute ausgelegten Ablauf zu finden - meist beruhen diese auf längerer Praxiserfahrung, das Zusammenspiel der Mirkoorganismen ist aber nur unzureichend bekannt. Forschungsprojekte zur Erklärung des genauen Ablaufs und der Charakterisierung der mikrobiologischen Populationen bzw. Gemeinschaften werden aber bald Aufschluss über den genauen Verlauf geben können. Zur Aufrechterhaltung des Gärprozesses wird etwa die Hälfte der Abwärme aus der Stromproduktion mit Biogas benötigt. Die verbleibende Wärme kann für andere Heizzwecke verwendet werden. Für den Gesamtwirkungsgrad einer solchen Anlage ist daher die optimale Nutzung der Abwärme und eine Temperaturregelung im Gärprozess entscheidend. Zusammensetzung
Wertvoll im Biogas ist das Methan. Je höher dessen Anteil ist, desto energiereicher ist das Gas. Nicht nutzbar sind das Kohlenstoffdioxid und der Wasserdampf. Problematisch im Biogas sind vor allem der Schwefelwasserstoff und der Ammoniakanteil, die vor dem Verbrennungsvorgang entfernt werden müssen, um die Gasmotoren vor diesen chemisch aggressiven Substanzen zu schützen. Siehe auch
Literatur
Weblinks
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