Wie wird Biomethan hergestellt?

Die Herstellung von Biomethan ist ein vielversprechender Prozess, der sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile bietet. Biomethan wird aus biologischen Abfällen erzeugt und kann als erneuerbarer Treibstoff in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.

Biomethan wird hauptsächlich aus organischen Materialien wie landwirtschaftlichen Abfällen, Lebensmittelresten, Klärschlamm und anderen biologischen Quellen gewonnen. Diese Abfälle werden in einer anaeroben Vergärungsanlage behandelt. Dadurch wird das Methangas freigesetzt.

 Die erste Phase besteht darin, geeignete Biomassequellen zu identifizieren und zu beschaffen. Zur Herstellung von Biomethan können verschiedene Substrate verwendet werden. Hier sind einige Beispiele: 

• Organische Abfälle: Eine häufige Quelle für Biomethan sind organische Abfälle wie Küchenabfälle, Gartenabfälle, landwirtschaftliche Abfälle und Lebensmittelreste. Diese können in sogenannten Vergärungsanlagen oder Biogasanlagen eingesetzt werden, um Biomethan zu produzieren.

• Energiepflanzen: Bestimmte Pflanzenarten, die speziell für die Energieerzeugung angebaut werden, können als Substrat für die Biomethanproduktion dienen. Beispiele hierfür sind Mais, Gras, Luzerne und Rüben. Diese Pflanzen werden geerntet und in Biogasanlagen vergoren.

   

• Gülle und Mist: Tierische Ausscheidungen wie Gülle und Mist sind ebenfalls geeignete Substrate für die Biomethanproduktion. In Kombination mit anderen organischen Materialien können sie in Biogasanlagen verwendet werden, um Biomethan zu erzeugen.

• Industrielle Abfälle: Einige Industriezweige produzieren organische Abfälle, die zur Biomethanproduktion genutzt werden können. Beispiele hierfür sind Lebensmittelverarbeitungsabfälle, Abfälle aus der Getränkeindustrie und Abfälle aus der Papier- und Zellstoffindustrie.

• Klärschlamm: Klärschlamm, der als Nebenprodukt bei der Abwasserreinigung anfällt, kann ebenfalls zur Biomethanproduktion verwendet werden. Durch den Einsatz von Klärschlamm in Biogasanlagen kann nicht nur Biomethan erzeugt, sondern auch der Klärschlamm entsorgt und gleichzeitig das Methangas abgefangen werden, das ansonsten in die Atmosphäre entweichen würde.

Es gibt noch weitere potenzielle Substrate für die Biomethanproduktion, und die Auswahl hängt von der Verfügbarkeit, den örtlichen Gegebenheiten und den technischen Kapazitäten ab. Es ist wichtig, die Substrate sorgfältig auszuwählen, um eine effiziente und nachhaltige Biomethanproduktion zu gewährleisten. 

Der Schlüssel zur Herstellung von Biomethan ist die anaerobe Vergärung. Die natürlichen Mikroorganismen in den Abfällen zersetzen die organischen Materialien und produzieren dabei Methangas. Die vorbehandelte Biomasse wird in einem anaeroben Fermenter, auch als Biogasreaktor oder Bioreaktor bezeichnet, platziert. Der Fermenter ist ein geschlossenes System, das den Eintritt von Sauerstoff verhindert. 

Die Biomasse wird mit Hilfe von anaeroben Mikroorganismen, insbesondere Methanbildnern, vergoren. Diese Mikroorganismen bauen die organischen Verbindungen in der Biomasse ab und produzieren dabei Methan (CH4) als Hauptbestandteil des Biogases. 

Um optimale Bedingungen für die Mikroorganismen zu schaffen, wird der Fermenter auf eine bestimmte Temperatur (normalerweise zwischen 35°C und 55°C, abhängig von den Mikroorganismen) gehalten. Zudem wird der Fermenterinhalt in Bewegung gehalten, um eine gleichmäßige Verteilung der Mikroorganismen und der Nährstoffe sicherzustellen. Während des Gärungsprozesses zersetzen die Mikroorganismen die Biomasse und wandeln sie in Biogas um.

Das Biogas besteht hauptsächlich aus Methan (50-75%), Kohlendioxid (25-50%) und Spuren von anderen Gasen wie Stickstoff, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff. Der Gärungsprozess kann mehrere Wochen bis Monate dauern, abhängig von der Art der Biomasse und den Bedingungen im Fermenter.

Nach der anaeroben Vergärung enthält das erzeugte Gas neben Methan auch andere Verunreinigungen wie Kohlendioxid, Wasser und Schwefelverbindungen. Um das Biomethan für verschiedene Anwendungen nutzbar zu machen, muss es gereinigt und von diesen Verunreinigungen befreit werden. Dieser Prozess wird als Aufbereitung bezeichnet und umfasst Schritte wie Entfeuchtung und Entschwefelung.

Anschließend wird das Kohlendioxid (CO2) aus dem Biogas entfernt, um den Methangehalt zu erhöhen. Dies kann durch verschiedene Methoden wie Druckwechseladsorption, Wasserwäsche oder Membrantrennung erreicht werden.

Das gereinigte Biomethan kann in bestehenden Erdgaspipelines transportiert und zur Stromerzeugung, Wärmeversorgung oder als Kraftstoff verwendet werden. Es ist eine klimafreundliche Alternative zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen und reduziert die CO2-Emissionen erheblich. Nach der Aufbereitung erreicht das Biomethan einen Reinheitsgrad von etwa 97-99% Methan und kann nun ins Erdgasnetz eingespeist werden.