Synthetisches Methan

Das Vorprodukt von synthetischem Erdgas (SNG)

Synthetisches Methan und Substitute Natural Gas (SNG) weisen zwar eine gewisse Ähnlichkeit auf, sind jedoch nicht identisch. Synthetisches Methan bezeichnet Methan, das auf synthetischem Wege hergestellt wurde, während SNG ein spezieller Typ von synthetischem Methan ist, dessen Eigenschaften, denen von natürlichem Erdgas ähneln.

SNG wird in der Regel durch die Umwandlung von Kohlenstoffquellen wie Biomasse, Abfall oder Kohle hergestellt und weist ähnliche chemische Eigenschaften wie natürliches Erdgas auf. Häufig wird es als Ersatz von Erdgas verwendet, da es in vorhandenen Erdgasinfrastrukturen eingespeist und für die gleichen Zwecke wie Erdgas genutzt werden kann.

Synthetisches Methan hingegen kann aus verschiedenen Kohlenstoffquellen hergestellt werden und entspricht nicht bedingungslos den Eigenschaften von Erdgas. Es kann für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, auch solche, die nicht unbedingt mit der Erdgasinfrastruktur kompatibel sind. In der Praxis werden die Begriffe jedoch teilweise als Synonym verwendet, insbesondere wenn es um die Verwendung von synthetischem Methan oder SNG als Ersatz für fossile Brennstoffe geht.

Herstellung

Die Herstellung von synthetischem Methan kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Die genaue Methode hängt jedoch von den verfügbaren Rohstoffen, den technologischen Möglichkeiten und den wirtschaftlichen Bedingungen ab.

  • Thermische Vergasung: Bei diesem Verfahren wird ein Kohlenstoffträger, wie z. B. Biomasse, Kohle oder Abfall in einem sauerstoffarmen Umfeld stark erhitzt. Dabei wird ein Gasgemisch erzeugt, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht. Dieses Synthesegas wird anschliessend mit einem Katalysator zu Methan umgewandelt.
  • Biomassevergasung: Die Biomasse wird, ähnlich wie bei der thermischen Vergasung, bei hohen Temperaturen in einem sauerstoffarmen Umfeld vergast. Dabei wird Synthesegas erzeugt, welches anschliessend gereinigt und zu Methan umgewandelt wird.
  • Methanisierung von Kohlenmonoxid: Bei diesem Prozess wird Kohlenmonoxid mit Wasserstoff erhitzt, um mittels Katalysator Methan und Wasser zu bilden.
  • Biogasaufbereitung: Biogas, welches hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid besteht, kann aufbereitet werden, um das Kohlendioxid zu entfernen und den Methangehalt zu erhöhen.
 

Viele Faktoren haben Einfluss auf die Wahl des Herstellungsverfahrens. So spielen die Verfügbarkeit und die Kosten der Ausgangsmaterialien, die Umweltauswirkungen der Produktion sowie die gewünschten Eigenschaften des Endproduktes eine entscheidende Rolle.

Lagerung und Transport

Die Lagerung und der Transport von synthetischem Methan ähneln denen von natürlichem Erdgas oder synthetischem Erdgas (SNG). Ausgangslage bildet hierbei die Gewinnung von Wasserstoff aus der Wasser-Elektrolyse.

  • Lagerung als Erdgas: Synthetisches Methan kann unter hohem Druck wie komprimiertes Erdgas in Druckbehältern aus Stahl oder Verbundstoffen gelagert werden. Eine platzsparende Alternative bietet die Lagerung als verflüssigtes Erdgas, wo durch starkes Abkühlen das Volumen um das 600-fache reduziert wird.
  • Einspeisung in das Erdgasnetz: Durch die Einspeisung ins Erdgasnetz kann das synthetische Methan über Pipelines transportiert werden. In der Regel ist eine Aufbereitung erforderlich, um Verschmutzungen zu entfernen und sicherzustellen, dass das synthetische Methan den Standards des Erdgasnetztes entspricht.
  • Chemische Speicherung: Synthetisches Methan kann zudem in chemischen Formen gespeichert werden. Beispielsweise in Form von Methanhydraten oder als chemische Derivate, diese können bei Bedarf in Methan umgewandelt werden.
 

Die Wahl der Lager- und Transportmethoden ist häufig voneinander abhängig. Zudem sind Menge, Verwendungszweck, verfügbare Infrastrukturen und wirtschaftliche Überlegungen entscheidende Faktoren zur Wahl der geeigneten Methoden. Jede Methode weist spezifische Vor- und Nachteile in Bezug auf Kosten, Effizienz und Sicherheit auf.

Vor- und Nachteile von synthetischem Methan

Vorteile:
  • Flexibilität: Synthetisches Methan kann in vorhandenen Erdgasinfrastrukturen genutzt werden und bietet somit eine gewisse Flexibilität in der Energieversorgung.
  • Energiespeicherung: Da es relativ einfach gespeichert und transportiert werden kann, ist es ein idealer langfristiger Energiespeicher.
  • Emissionsreduktion: Wenn aus erneuerbaren Quellen hergestellt, kann es die die CO2-Emissionen im Vergleich zu fossilem Erdgas reduzieren. 

Nachteile:
  • Herstellungskosten: Die Herstellung aus erneuerbaren Energien kann insbesondere in den Anfangsphasen der Technologieentwicklung mit hohen Kosten verbunden sein.
  • Effizienzverluste: Wenn komplexe Prozesse wie beispielsweise die Elektrolyse von Wasser bei der Umwandlung von erneuerbarer Energie zu synthetischem Methan verwendet werden, kann dies mit einem Verlust der Effizienz verbunden sein.
  • Skalierbarkeit: Die grossangelegte Produktion von synthetischem Methan aus erneuerbaren Quellen kann aufgrund von Skalierungsproblemen und begrenzten Ressourcenherausforderungen eingeschränkt sein.

Ausblick

Die Forscher gehen davon aus, dass künstliche Gase in Zukunft eine grosse Bedeutung haben werden, auch wenn ihre Herstellung heute noch teuer und unwirtschaftlich ist. Die Entwicklung könnte jedoch neue Märkte und Geschäftsmöglichkeiten sowohl für die Herstellung als auch für die Anwendung in verschiedenen Sektoren wie Energie, Verkehr und Industrie schaffen.