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Synthetic Natural Gas 152
Synthetic Natural Gas
Synthetic Natural Gas bzw. Substitute Natural Gas (SNG) ist ein Erdgassubstitut, das auf der Basis von Kohle,
vor allem Braunkohle, oder Biomasse (Bio-SNG bzw. Biomethan) über Synthesegas hergestellt wird. Um Erdgas
ersetzen zu können muss SNG diesem in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften möglichst weitgehend
entsprechen.
Geschichte
Verfahren zur Herstellung von SNG aus Kohle wurden bereits 1902 entwickelt [1] und während der Ölkrise in den
1970er Jahren zur Industriereife gebracht. Diese Anstrengung entstammte der Angst, dass erreichbare Quellen für
Erdgas nicht für eine dauerhafte Versorgung der Industrienationen ausreichen könnten. [2] Erdgas stellte zu diesem
Zeitpunkt den Hauptteil der Rohstoffversorgung für die Energieerzeugung und sollte durch günstig verfügbare Kohle
ersetzt werden. 1984 startete ein erstes Werk mit einer Tagesproduktion von 3,9 Mio. m 3 SNG in North Dakota
(Great Plains Synfuels Plant) die Produktion auf der Basis von Braunkohle. [2] In dieser Anlage wird heute in 14
parallelen Vergasern SNG mit einer thermischen Leistung von je 150 MW produziert und methanisiert. Die
Gesamtproduktion beträgt etwa 15 TWh/a. Weitere Anlagen wurden aufgrund der hohen Investititionskosten und
neuer Funde von Erdgasquellen nicht aufgebaut. [2]
Insbesondere in den letzten Jahren kam es zunehmend zur Nutzung von Biogas zur Herstellung von
biomassebasiertem Erdgasersatz, der als Bio-SNG, Bioerdgas oder Biomethan bezeichnet wird. Vorwiegend in der
Entwicklung und Erprobung befindet sich die Erzeugung von Bio-SNG aus der Holzvergasung.
Technik
Synthetic Natural Gas auf der Basis von Braunkohle wird über eine Kohlevergasung und auf der Basis von Biomasse
über eine Biomassevergasung zu Synthesegas produziert. In beiden Fällen wird das entstehende Synthesegas nach
einer Reinigung von Partikeln, Kohlendioxidanteilen und Schwefel- und Chlorverbindungen einer anschließenden
Methanisierung zugeführt. Diese erfolgt exotherm und findet bei Temperaturen von 300 bis 450 °C und einem Druck
zwischen einem und fünf bar in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators statt. Dabei laufen die folgenden
Reaktionen ab: [1]
: ΔH = -217 kJ/mol
: ΔH = -40,9 kJ/mol
Das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenmonoxid kann bereits beim Eintritt in die Methanisierungsphase
stark schwanken, wodurch die Gefahr der Kohlenstoffbildung über die Boudouard-Reaktion besteht, dem durch
erhöhte Wasserstoffgehalte entgegengesteuert werden kann. Das resultierende Gasgemisch enthält bis zu 50 %
Kohlendioxid und muss für die Nutzung als SNG durch Abtrennung von Wasserstoff und Kohlendioxid weiter
aufbereitet werden.