fermenter

Wie entsteht Biogas?

Biogas entsteht durch Vergärung. Darunter versteht man den mikrobiologischen Abbau von organischen Stoffen in feuchter Umgebung und unter Luftabschluss (anaerobes Milieu). Das Funktionsprinzip einer Biogasanlage beruht darauf, dass ein kontrollierter biologischer Zersetzungsprozesses (Faulung/Gärung) hervorgerufen wird, der die organische Biomasse hauptsächlich in die Bestandteile Wasser, Kohlendioxid und Methan umwandelt.

biogas

Woraus besteht Biogas?

Endprodukt ist das brennbare Biogas, ein Gemisch, das im Wesentlichen aus Methan (50-75 %), Kohlendioxid (25-45 %) sowie geringen Anteilen an Wasser und Spurengasen wie Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak und Wasserstoff besteht.

Biogas als Erdgasersatz

Das Methan im Biogas entspricht chemisch im Prinzip Erdgas und ist der hauptsächliche Energie tragende Bestandteil. Der energetische Nutzen eines Kubikmeters Biogas beträgt bei 60-prozentigem Methananteil ca. sechs Kilowattstunden. Der durchschnittliche Heizwert eines Kubikmeters Biogas liegt also bei etwa 0,6 Liter Heizöl. Vor der Einspeisung in öffentliche Netze wird das Biogas aufbereitet, das heißt von unerwünschten Bestandteilen befreit und “methanoptimiert”.

Dünger aus Biogasproduktion

Der nach der Vergärung übrig bleibende Gärrest (nicht abgebaute Biomasse und Mineralien) besitzt hervorragende Düngeeigenschaften und kann anschließend im landwirtschaftlichen Ackerbau eingesetzt werden.

Der Biogasprozess im Detail

Bei Temperaturen zwischen 0 ºC und 70 ºC vergären organische Stoffe unter Luftabschluss – ein feuchtes Milieu vorausgesetzt – und unter dem Einfluss von Methanbakterien (Methanococcus- und Methanobacterium-Arten). Während der Vergärung wird der in den Substraten vorhandene Kohlenstoff in vier Phasen zu Biogas abgebaut. Diese vier Phasen werden prinzipiell in die Hydrolyse (erste Phase), die Versäuerung (zweite Phase), die Essigsäurebildung (dritte Phase) und die Methanbildung (vierte Phase) unterteilt.

Im Gegensatz zur Kompostierung, welche einen Verrottungsprozess darstellt, entsteht beim Vergären keine Wärme, dafür jedoch das brennbare Methangas. Daneben werden neutrales Kohlendioxid, Wasser und Spurengase, wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff, Ammoniak, elementarer Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, erzeugt.

Das Prinzip der anaeroben Vergärung besitzt eine weite Verbreitung. Es kommt unter anderem auch im Schlamm der Meere, in Flüssen und Seen, in Sümpfen und Mooren, in nicht durchlüfteten Bodenschichten, Mülldeponien, Gülle- und Klärgruben, beim Reisanbau und so weiter vor. Je nach Vorkommnis spricht man deshalb von Sumpfgas, Faulgas, Klärgas, Grubengas, Deponiegas oder, im landwirtschaftlichen Bereich, von Biogas.

Die Dichte von Biogas beträgt 1,21 kg/m³ bei einem durchschnittlichen Gehalt an Methan von ca. 60 %, Kohlendioxid von ca. 35 %, sowie Spurengasen (O2, H2S, NH4, usw.).