KTG Agrar AG - ING-DiBa

Das bei der Vergärung dieser Stoffe entstehende Biogas wird aufgefangen und energetisch verwertet,
wobei hierfür insbesondere der Bestandteil Methan von Bedeutung ist. Dieser schwankt je nach
Vergärungsgrad, Art des Inputsubstrats und sonstiger, den Vergärungsprozess unterstützenden Maßnahmen,
zwischen 45 und 70 % des erzeugten Gasgemisches. Methan weist besonders gute
Brenneigenschaften auf und kann daher zur Stromerzeugung in einem Blockheizkraftwerk (BHKW)
eingesetzt werden, entweder unmittelbar vor Ort oder dezentral durch Einspeisung in die Gasnetze.
Der nach der Vergärung verbleibende Gärrest wird aufbereitet und findet als Düngemittel wieder Verwendung.
kann auch kurzzeitig zwischengespeichert werden, falls die Nutzung entsprechender Gasspeichermöglichkeiten
besteht. Zur Speicherung des es kann das vorhandene Erdgasnetz als kostengünstiges
Leit- und Speichermedium genutzt werden, da aufgrund der Regelungen in der GasNZV vorrangig in
das Gasnetz eingespeist werden kann. Die Möglichkeit der Zwischenspeicherung gestattet es, entsprechend
dem tageszeitabhängigen Energiebedarf der Verbraucher im Blockheizkraftwerk zur
Stromerzeugung zu nutzen (Spitzenverbrauchslasten). Die Energieausbeute bei der Verbrennung des
es in Blockheizkraftwerken ist umso höher, je höher der Methananteil ist. Durch Nutzung der bei der
Stromerzeugung im Blockheizkraftwerk entstehenden Abwärme, entweder direkt vor Ort oder durch
Einspeisung in ein Fernwärmenetz, wird eine noch wirtschaftlichere Verwertung des es erreicht.
Neben der Nutzung zur Strom- und Wärmeerzeugung kann Biogas auch als Erdgassubstitut verwendet
werden, indem es nach einer technischen Aufbereitung zu Biomethan entweder in das Erdgasnetz
eingespeist oder als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge eingesetzt wird. Ziel der Aufbereitung ist es, Kohlendioxid
und andere Nebenbestandteile des es abzutrennen und die Konzentration des Methans auf
die von Erdgas anzuheben. Da diese bei Erdgas etwa 97 - 99 % ausmacht, ist die Aufbereitung (Reinigung)
des es geboten.
Nach Einschätzung der Deutschen Energieagentur DENA ist es möglich, bis zum Jahr 2030 ca. 10 %
des deutschen Erdgasverbrauchs durch Biomethan zu substituieren und so die Abhängigkeit Deutschlands
von Erdgasimporten zu reduzieren (Quelle: DENA – Deutsche Energieagentur, „einspeisung –
die intelligente Lösung für die Zukunft“). Die Technologie zur aufbereitung konnte in den letzten Jahren
weiter perfektioniert werden und es haben sich verschiedenste Aufbereitungstechniken entwickelt.
Dann wurde im EEG 2012 eine neue Bonusregelung getroffen, die Biogasanlagen mit Gasaufbereitung
besonders vergütet. Auch auf europäischer Ebene gewinnt die einspeisung zunehmend an Bedeutung
und Marktchancen (Beispiel: DENA-Projekt „Green Gas Grids“).
Entstehung von Biogas
Die Entstehung von Biogas ist ein mehrstufiger Prozess, in dem unterschiedlichste Ausgangsstoffe
über mehrere Zwischenschritte und unter Beteiligung verschiedenster Organismen anaerob, also unter
Ausschluss von Sauerstoff, vergoren und in Biogas umgewandelt werden.
Diese Ausgangsstoffe sind organische Verbindungen wie zum Beispiel nachwachsende Rohstoffe
(z.B.: Mais, Zuckerhirse, Getreidepflanzen, Zuckerrüben, Gräser, durchwachsene Sylphie) und verschiedene
Wirtschaftsdünger wie Rinder- und Schweinegülle sowie Stallmist. Diese Biomasse besteht
aus leicht abbaubaren Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten, aber auch faserigen Substanzen wie
die schwer abbaubaren Cellulosen und das unter anaeroben Bedingungen nicht abbaubare Lignin
(Verholzungen).
In einem ersten Schritt, der Hydrolyse, werden die verdaulichen Substanzen unter Wasseranlagerung
gespalten, das heißt in kleinere chemische Bruchstücke wie Einfachzucker, Aminosäuren und langkettige
Fettsäuren geteilt. Für diesen Schritt sind hydrolytische Bakterien notwendig, die den insgesamt
4-stufigen Prozess ins Rollen bringen (siehe Abbildung).
Diese Bruchstücke werden nun in der Versäuerungsphase (Acidogenese) von Säure-bildenden, fermentativen
Bakterien in noch kürzere Moleküle umgewandelt. Dieses sind kurze Fettsäuren wie bspw.
Capron- und Valeriansäure, Buttersäure sowie Propion- und Essigsäure. Auch Alkohole sowie Kohlendioxid
und Wasserstoff gehören zu den Abbauprodukten.
In einem weiteren, dritten Schritt erfolgt die Essigsäurebildung (Acetogenese). Hierbei werden wieder
durch andere Bakterienarten, den acetogenen, sprich essigsäurebildenden Bakterien, kurze Fettsäuren
zu Essigsäure, Kohlendioxid und Wasserstoff verarbeitet.
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