{"id":2878,"date":"2023-09-12T12:32:22","date_gmt":"2023-09-12T12:32:22","guid":{"rendered":"https:\/\/agriportance.com\/?p=2878"},"modified":"2023-09-13T14:00:14","modified_gmt":"2023-09-13T14:00:14","slug":"einfuhrung-in-die-wertschopfungskette-der-biomethanproduktion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/agriportance.com\/de\/blog\/einfuhrung-in-die-wertschopfungskette-der-biomethanproduktion\/","title":{"rendered":"Einf\u00fchrung in die Wertsch\u00f6pfungskette der Biomethanproduktion"},"content":{"rendered":"\n

Einf\u00fchrung in die Wertsch\u00f6pfungskette der Biomethanproduktion<\/h1>\n\n\n\n

Biomethan als alternative zur E-Mobilit\u00e4t<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Wie w\u00e4re es, wenn man entspannt von A nach B kommen w\u00fcrde, ohne dem Klima zu sch\u00e4digen? Der erste Gedanke legt nahe, sich ein E-Auto zuzulegen. Jedoch wird f\u00fcr die Herstellung der Batterien seltene Erden wie Dysprosium oder Neodym ben\u00f6tigt. Auch andere Elemente wie Lithium oder Kobalt m\u00fcssen f\u00fcr die Produktion der Batterien genutzt werden. In der Regel sind die Elemente knapp verf\u00fcgbar und weisen dazu noch problematische Lieferanten wie bei den seltenen Erden China oder beim Kobalt den Kongo auf. (Dicks, 2020)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Also was nun?<\/p>\n\n\n\n

Gibt es eine Alternative, die sowohl umweltschonend als auch zeitsparend beim Tanken ist?<\/p>\n\n\n\n

Die Antwort ist ein klares JA! Der Kraftstoff hei\u00dft Biomethan. Was genau Biomethan ist, wie es produziert wird und welche Schritte notwendig sind, um zum fertigen Endprodukt zu gelangen wird in diesem Beitrag erkl\u00e4rt.<\/p>\n\n\n\n

Dicks, H. (9. Dezemer 2020). Biomethan \u2013 attraktiver Treibstoff f\u00fcr die Mobilit\u00e4tswende.<\/a><\/p>\n\n\n\n

Schritt Nr.1 : Anbaubetrieb\/Entstehungsbetrieb von Biomethan<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Ursprung des Biomethans<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Hier stellt sich die Frage: Wie wird nun aus Wirtschaftsd\u00fcngern (G\u00fclle\/Mist) und NaWaRo\u00b4s (Nachwachsende Rohstoffe) der umweltfreundliche Kraftstoff?<\/p>\n\n\n\n

Zuallererst werden Reststoffe, NaWaRo\u00b4s,  G\u00fclle\/Mist und Abfallstoffe von landwirtschaftlichen Entstehungsbetrieben und Erzeugerbetrieben von Sammlern, dies sind meist H\u00e4ndler oder Lieferanten eingesammelt und anschlie\u00dfend zur Biogasanlage gefahren. Dieser Schritt ist in Abbildung 1 dargestellt.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n

Abbildung 1 : 1. Schritt in der Wertsch\u00f6pfungskette (agriportance GmbH, 2022)<\/em><\/p>\n\n\n

Prozesse in der Biogasanlage<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

In dieser Anlage findet eine Verg\u00e4rung dieser Stoffe statt. Bei der Methanbildung bauen Mikroorganismen organische Substanz in einem sauerstofffreien (Anaeroben) Milieu unter Freisetzung von Biogas ab. Dies ist ein wasserdampfges\u00e4ttigtes Gasgemisch, welches im Wesentlichen aus Methan (CH4) und Kohlenstoffdioxid (CO2) besteht. Weitere Bestandteile neben dem Wasserdampf sind Spurengase wie u.a. Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und Ammoniak. In Biogas- und Kl\u00e4rgasanalagen werden diese anaeroben G\u00e4rungsprozesse technisch angewendet und mit einer m\u00f6glichst hohen Effizienz ein energetisch nutzbares Biogas erzeugt.<\/p>\n\n\n\n

Die Prozessschritte der Biogasanlage l\u00e4sst sich Grob in vier Schritten erkl\u00e4ren:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Hydrolyse: Im ersten Schritt der Methanbildung bauen vor allem aerobe Bakterien komplexe organische Substanzen, wie Eiwei\u00df, Kohlenhydrate oder Fette mithilfe von Enzymen zu einzelnen Molek\u00fclen ab. Diese Produkte sind unter anderem Aminos\u00e4uren, Fetts\u00e4uren oder Zucker.<\/li>\n\n\n\n
  2. Acidogenese: Direkt im Anschluss \u00fcbernehmen s\u00e4urebildende, fakultativ anaerobe Bakterien in der Vers\u00e4uerungsphase den weiteren Abbau vornehmlich zu Wasserstoff, Kohlendioxid, Fetts\u00e4uren und Alkoholen. Bei \u00d6l- und fettreichen Substarten entstehen in dieser Phase auch H2S und NH3.<\/li>\n\n\n\n
  3. Acetogenese: Die Produkte der Acidogenese werden in der Acetogenese durch essigs\u00e4urebildende Bakterien weiter abgebaut. Es entsteht Essigs\u00e4ure, CO2 und H2.<\/li>\n\n\n\n
  4. Methanogenese: Aus Essigs\u00e4ure, CO2 und H2 wird mithilfe von hydrogenotrophen und methanogenen Archaeen Methan, CO2 und Wasser gebildet. (Martin Kaltschmitt, 2016)<\/a><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Diese Prozesse werden in Abbildung 2 nochmal aufgezeigt.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Abbildung 2: Anaerober Abbau von organischem Material zu Biogas (G G\u00e4rer, AB acetogene Bakterien, HAB homoacetogene Bakterien, SAO synthrope Acetatoxidierer, AM acetoklastische Methanogene, HM hydrogenotrophe Methanogene) (Martin Kaltschmitt, 2016).<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Martin Kaltschmitt, H. H. (2016). Energie aus Biomasse. Springer.<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Schritt Nr.2 : Weiterverarbeitung zu Biogas und anschlie\u00dfende Einspeisung ins Erdgasnetz<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Prozessschritte Biogas bis zur Einspeisung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Um nun Biomethan aus Biogas zu gewinnen, muss das Gasgemisch aufgereinigt werden. Das passiert in den Biogasaufbereitungsanlagen. Dieser Schritt der Wertsch\u00f6pfungskette ist in Abbildung 3 abgebildet<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Abbildung 3: Schritt 2 in der Biomethan-Wertsch\u00f6pfungskette (agriportance GmbH. (Juni 2022). Workshop_THG_Bilanzierung_V.0.1.12.)<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Bei der Aufbereitung kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, wie die Aminw\u00e4sche, die Druckwechseladsorption oder die Druckwasserw\u00e4sche (DWW):<\/p>\n\n\n\n

    Aminw\u00e4sche<\/h3>\n\n\n\n

    Bei der Aminw\u00e4sche als Verfahren der chemischen Absorption erfolgt die Reinigung \u00e4hnlich wie bei der Druckwasserw\u00e4sche. Hier durchstr\u00f6mt das Biogas unter leicht erh\u00f6htem Druck eine Amin-Wasser-l\u00f6sung im Gegenstrom, wobei das CO2 mit der Waschl\u00f6sung reagiert und darin \u00fcbergeht. Die Aminl\u00f6sung erreicht eine h\u00f6here Beladung als Wasser, was die umw\u00e4lzende Waschmittelmenge verringert. Die Abluft enth\u00e4lt nur geringe Mengen Methan, weshalb in der Regel keine Schwachgasreinigung erforderlich ist. Es wird eine Feinentschwefelung empfohlen, um die Kapazit\u00e4t der Waschleistung langfristig aufrecht zu erhalten. Die Aminw\u00e4sche ist sehr energieintensiv, da f\u00fcr die Regeneration der Aminl\u00f6sung gro\u00dfe Mengen Prozessw\u00e4rme ben\u00f6tigt werden. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Druckwasserw\u00e4sche<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Das Verfahren der DWW nutzt die bei ver\u00e4nderlichem Druck unterschiedliche L\u00f6slichkeit von Methan und Kohlendioxid im Wasser. Das zuvor verdichtete Biogas durchstr\u00f6mt die Absorptionskolonne von unten nach oben. Diese ist im Regelfall als Rieselbettreaktor ausgef\u00fchrt, in dem Wasser das Gas im Gegenstrom durchl\u00e4uft. So lassen sich basische und saure Bestandteile des Biogases, vor allem Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff l\u00f6sen sowie etwaige St\u00e4ube und Mikroorganismen abtrennen. Das gereinigte Gas verl\u00e4sst die Kolonne mit einer Reinheit von 90 bis 99 Vol.% Methan. Die Abluft enth\u00e4lt neben dem CO2 etwa 1 Vol.% Methan, welches \u00fcber eine Schwachgasbehandlung abgetrennt werden muss. Der Strombedarf ist gegen\u00fcber anderen Verfahren zur CO2-Abtrennung hoch, aufgrund der Umw\u00e4lzung des Waschwassers und der erforderlichen Biogasverdichtung. Eine vorangestellte Trocknung des Gases ist nicht erforderlich. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Druckwechseladsorption<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Bei der Druckwechseladsorption (DWA) werden Gasgemische durch Adsorption an Aktivkohlen, Molekularsieben oder Kohlenstoffmolekularsieben getrennt. Vor der DWA sind eine Trocknung, eine Feinentschwefelung sowie die Verdichtung des Biogases erforderlich. Das gek\u00fchlte, entw\u00e4sserte Gas durchstr\u00f6mt anschlie\u00dfend das Adsorbens (Molekularsieb oder Aktivkohle), an dem das CO2 adsorbiert. Das methanreiche Produktgas wird anschlie\u00dfend entspannt und auf eine zweite Kolonne geleitet, in der unter Einleitung von Umgebungsluft die Adsorption wiederholt wird. Die Regeneration des Absorbens, wird durch eine Druckabsenkung mit Hilfe einer Vakuumpumpe realisiert. Das abgesaugte CO2-reiche Gas enth\u00e4lt noch Methan und muss daher einer Schwachgasnachbehandlung zugef\u00fchrt werden. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Voraussetzungen f\u00fcr die Biomethaneinspeisung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Das nun durch die Verfahren aufgereinigte Biomethan muss jedoch, bevor es ins Erdgasnetz eingespeist werden darf, verschiedene Voraussetzungen erf\u00fcllen:<\/p>\n\n\n\n