Biogas

Der vielseitige Abfallverwerter mit grosser Ressourcenabhängigkeit

Biogas ist eine erneuerbare Energiequelle, die durch die Vergärung organischer Materialien entsteht. Zu den Ausgangsmaterialien zählen tierische Abfälle, Pflanzenreste, Lebensmittelabfälle und Klärschlamm. Anaerobe Vergärung ist ein natürlicher Prozess, bei dem Mikroorganismen organische Materialien unter Sauerstoffausschluss zersetzen.

Während diesem Prozess produzieren die Mikroorganismen Methan und Kohlendioxid als Endprodukte. Methan bildet den Hauptbestandteil von Biogas und kann als Brennstoff zur Erzeugung von Wärme und Strom eingesetzt werden oder als Kraftstoff für Fahrzeuge dienen. Biogas hat den Vorteil, dass es im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Kohle weniger Treibhausgase ausstossen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Biogas aus organischen Abfällen hergestellt wird, die bereits in der Umwelt vorhanden sind.

Biogasanlangen werden häufig auf Bauernhöfen, in Kläranlagen oder Standorten mit viel organischem Abfall betrieben. Durch die Reduzierung von Abfallmengen leisten sie einen wichtigen Beitrag an die Umwelt und können gleichzeitig eine nachhaltige Energiequelle darstellen.

Herstellung

Der Herstellungsprozess durchläuft die anaerobe Vergärung. Dabei wird organisches Material mittels Fermentation zu Biogas verarbeitet. Dieser Prozess ist nicht nur eine nachhaltige Möglichkeit, Energie zu erzeugen, sondern trägt auch zur Abfallreduktion bei.

  • Organisches Material: Als erstes wird organisches Material wie tierische Abfälle, Pflanzenreste, Lebensmittelabfälle und Klärschlamm gesammelt und in den Biogasanlagen zerkleinert, um die Oberfläche zu vergrössern. Dadurch wird der Prozess für den Abbau durch die Mikroorganismen gefördert.

  • Fermentation: Der anaerobe Vergärungsprozess findet anschliessend in einem luftdichten Fermenter oder Reaktor statt. In diesem Behälter befinden sich spezielle Mikroorganismen, die das vorbereitete Material unter Ausschluss von Sauerstoff bearbeiten und die organischen Materialien abbauen. Die Hauptbestandteile dieser Produktion sind Methan und Kohlendioxid. Diese Gase sammeln sich im Behälter und bilden das Biogas.

  • Entnahme und Nutzung: Das Gas wird mittels eines speziellen Abzugsverfahrens aus dem Fermenter entnommen. Es kann bereits zur Erzeugung von Wärme und Strom in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen eingesetzt werden. Gereinigt kann es auch in das Erdgasnetz eingespeist oder als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet werden.

  • Nebenprodukte: Nach der Vergärung verbleiben Gärreste zurück, die einen hohen Nährstoffgehalt aufweisen. Sie eigen sich daher besonders als wertvollen Dünger für die Landwirtschaft.

Lagerung und Transport

Es gibt unterschiedliche Methoden zur Lagerung von Biogas. Um seine Nutzung zu ermöglichen, wird Biogas normalerweise in speziellen Tanks oder Lagern gespeichert. Vor allem bei schwankender Nachfrage oder unregelmässiger Produktion.

  • Gasspeichertanks: Diese Tanks speichern Gas unter normalem Druck und bestehen aus Stahl, Beton oder anderen Materialien.
  • Hochdruckspeicher: Mit dieser Methode wird das Biogas unter hohem Druck in speziellen Drucktanks gespeichert. Somit kann mehr Biogas auf kleinerem Raum gelagert werden. Diese Hochdruckspeicher sind sehr gut für den Transport über längere Strecken oder für die Verwendung als Kraftstoff für Fahrzeuge geeignet.
  • Blasendächer: Es gibt Biogasanlagen, die sogenannten Blasendächer über den Fermentern nutzen, um das Biogas vorübergehend zu speichern. Diese Dächer bestehen aus flexiblen Materialien wie beispielsweise Kunststofffolien und dehnen sich der Menge an. Sobald das Biogas benötigt wird, kann es aus den Dächern abgelassen werden.
 

Faktoren wie beispielsweise die zu transportierende Menge, die Entfernung zwischen Produktions- und Verbrauchsstätte, Gesetzte und Vorschriften beeinflussen die Transportart stark.

  • Pipeline-Transport: Biogas kann über spezielle Biogas-Pipelines oder zu fossilem Erdgas beigemischt zum Endverbraucher transportiert werden. Dies ist eine effiziente Möglichkeit grosse Mengen Biogas, über lange Strecken zu transportieren.
  • Tankwagen: Diese Fahrzeuge sind mit Drucktanks ausgestattet und können das Biogas in flüssiger Form oder unter hohem Druck transportieren. Geeignet ist diese Methode für kurze Distanzen oder zur Belieferung von Standorten, welche nicht über Pipelines verbunden sind.
  • Flaschen oder Zylinder: Eine geeignete Methode, um kleinere Mengen zu transportieren. Oftmals werden auf diesem Weg Forschungslabors, kleine Unternehmen oder private Verbraucher beliefert.

Vor- und Nachteile von Biogas

Vorteile:

·         Erneuerbare Energiequelle: Biogas wird aus organischen Materialien wie landwirtschaftlichen Abfällen, tierischen Exkrementen und organischen Abfällen hergestellt, was es zu einer erneuerbaren Energiequelle macht.

·         Umweltfreundlichkeit: Bei der Verbrennung von Biogas entstehen im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdgas weniger Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan. Dies reduziert die negativen Auswirkungen auf den Klimawandel.

·         Abfallreduktion: Die Verwendung von Biomasse zur Herstellung von Biogas trägt zur Abfallreduktion bei, indem organische Abfälle recycelt und in eine Energiequelle umgewandelt werden.

·         Dezentrale Energieerzeugung: Biogasanlagen können lokal betrieben werden und ermöglichen somit eine dezentrale Energieerzeugung, was die Abhängigkeit von zentralisierten Stromnetzen verringert.

·         Nutzung von Reststoffen: Biogas kann aus einer Vielzahl von organischen Materialien hergestellt werden, einschliesslich landwirtschaftlicher Reststoffe, Lebensmittelabfälle und Abwasser, was die Nutzung von Reststoffen fördert.

Nachteile:

·         Abhängigkeit: Die Verfügbarkeit von Biomasse kann je nach Standort und Jahreszeit variieren, was eine erhöhte Abhängigkeit verursacht, dies kann zu Schwankungen in der Biogasproduktion führen.

·         Technische Herausforderungen: Die effiziente Produktion von Biogas erfordert spezielle Anlagen und Technologien, die möglicherweise hohe Investitionskosten und technisches Know-how erfordern.

·         Geruchsbelästigung: Die Verarbeitung organischer Materialien zur Biogasproduktion kann mit unangenehmen Gerüchen verbunden sein, insbesondere wenn die Anlagen nicht ordnungsgemäss gewartet oder betrieben werden.

·         Methanemissionen: Während der Herstellung und Lagerung von Biogas können Methanemissionen auftreten, was ein potentes Treibhausgas ist.

·         Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion: In einigen Fällen könnte die Nutzung von Biomasse für die Biogasproduktion mit der Nahrungsmittelproduktion konkurrieren, insbesondere wenn landwirtschaftliche Flächen für den Anbau von Energiepflanzen genutzt werden.

Ausblick

Insgesamt stehen die Zukunftsaussichten für Biogas sehr gut, da erneuerbare Energien und nachhaltige Lösungen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen an Bedeutung gewinnen. Biogas könnte auch eine wichtige Rolle spielen, um Schwankungen in der Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie auszugleichen.