Biogas – Energie aus Biomasse

Bild Biogasanlage

Biogas ist Deine Energiequelle der Zukunft! Denn durch den Abbau von Biomasse, die aus biologisch abbaubaren Abfallprodukten oder speziell dafür angebauten Energiepflanzen besteht, entsteht ein Gas, das Du für die Gewinnung von Energie für Strom oder für die Wärmeversorgung einsetzen kannst. Immer mehr Kommunen und Städte denken über diese Art der Energiegewinnung nach, um Reste aus der Lebensmittelherstellung sinnvoll zu verwerten. In Deutschland entstehen zunehmend Biogasanlagen aller Arten und Größen. Landesweit gibt es mittlerweile rund 4.500 Biogasanlagen.

Definition und Einsatzgebiete

Biogas ist ein brennendes Methangas, das durch die Zersetzung von Biomasse entsteht. Dabei kommen Bakterien zum Einsatz, die sich auf die organischen Bestandteile dieser Masse konzentrieren. Methangas gilt als die einzige erneuerbare Energiequelle, die in der Lage ist, unterschiedliche Energieformen bereitzustellen. Zum einen kann Methangas in Blockheizkraftwerken für die Erzeugung von Strom und Wärme eingesetzt werden. Solch ein Blockheizkraftwerk wird für gewöhnlich direkt am Ort des Energieverbrauchs betrieben, kann aber auch Nutzwärme in ein Nahwärmenetz einspeisen. Zum anderen kannst Du Biogas als Kraftstoff für Erdgas-Autos verwenden. Mit dem Kraftstoffergebnis aus einem Hektar Maissilage kannst Du ein Erdgas-Auto etwa 60.000 Kilometer weit fahren. Das derzeitige Potenzial an nutzbarem Methangas in Deutschland kann etwa ein Fünftel des deutschen Erdgasverbrauchs ersetzen.

Arten der Erzeugung

Biogas wird in sogenannten Biogasanlagen erzeugt. In diesen Anlagen entsteht Methangas durch die Vergärung von Biomasse, wie beispielsweise Mais, Fette, Hühnerkot, Grasschnitte, organische Tierreste oder Gülle. Das erzeugten Methangas verfügt zumeist über einen 50 bis 60prozentigen Reinheitsgrad, das im Anschluss mit Hilfe eines Generators über eine Kraft-Wärmekopplung in Strom umgewandelt wird. Dieser Strom wird direkt in ein Stromnetz eingespeist und kann sofort genutzt werden. Durch die Produktion von Methangas wird aber auch Wärme produziert, die ebenfalls sogleich als Fernwärme genutzt werden kann. Zumeist kommt diese Fernwärme in privaten und öffentlichen Haushalten zum Einsatz. Auf die gleiche Art wird der Biogaskraftstoff hergestellt, der als Treibstoff für Biogasfahrzeuge dient. Biogasanlagen gibt es in unterschiedlichen Größen. In den meisten Fällen wird Methangas jedoch in kleinen bäuerlichen Biogasanlagen erzeugt. Entscheidend für die Verwertung des Biogases ist aber der Anteil an Methan, da bei der Verbrennung von diesem Stoff Energie frei gesetzt wird. Wie viel reines Methangas bei der Erzeugung von Biogas entsteht, hängt mit der eingesetzten Biomasse zusammen. Biogas besteht neben Methangas aber auch aus etwa 45 bis 50 Prozent Kohlenstoffdioxid und enthält Spuren von Ammoniak, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und Wasser.

Biomasse für die Gaserzeugung

Bild Maisfeld

Mais ist ein gängiger Energielieferant bei der Biogaserzeugung.

In größeren Biogaserzeugungsanlagen wird zumeist mit gezielt angebauten Energiepflanzen, wie Energiemais, für die Herstellung von Biogas gearbeitet. Verwendet werden dafür aber nicht nur der Mais an sich, sondern auch bisher ungenutzte Pflanzenteile. Wirtschaftsdünger, wie Mist oder Gülle, sowie Reststoffe, wie Speisereste und Klärschlamm, werden ebenfalls von großen Biogaserzeugungsanlagen verwertet. Beim Einsatz von tierischen Abfallprodukten als Biomasse ist jedoch die Gefahr besonders hoch, dass Hormone, Antibiotika oder Bakterien in die Fäulnisprozesse der Gärung eindringen. Solche schädlichen Rückstände werden durch die Biogasproduktion nicht abgebaut und gelangen deshalb wieder auf landwirtschaftliche Anbauflächen und in der Folge auch in die menschliche Nahrungskette.

Substrate kurbeln den Gärungsprozess an

Der Begriff „Substrat“ stammt aus der Zell- und Mikrobiologie und bezeichnet den Rohstoff, der für die Erzeugung von Biogas genutzt wird. Gelegentlich kommen auch die Begriffe Biogassubstrat oder Gärsubstrat dafür zum Einsatz. Dabei handelt es sich um nachwachsende Rohstoffe, um biologische Abfälle sowie um Rückstände aus der Tierhaltung. Fast alle Stoffe organischer Herkunft eignen sich prinzipiell dazu, um eine Vergärung in Biogasanlagen zu bewirken. Umso mehr leicht abbaubare Substanzen und umso weniger Wasser sowie organische Substanzen im Substrat enthalten sind, desto mehr Methan kann daraus entstehen. Leicht abbaubaren Substanzen sind beispielsweise Kohlenhydrate, Fette und Proteine. Substrate, die sehr faserhaltig sind und über nur schwer abbaubare Kohlenstoffverbindungen verfügen, wie beispielsweise Lignocellulosen im Holz, sind für die Erzeugung von Methangas ungeeignet. Denn diese werden nur von aeroben Pilzen abgebaut, was sehr langsam geschieht. Substrate werden deshalb immer auf das Potenzial der zu erwartenden Methanausbeute beurteilt und in Hinblick auf den organischen Anteil und der getrockneten Masse untersucht.

Die Vor- und Nachteile

Bild Biogas

Die Geruchsbelästigung ist ein wesentlicher Nachteil.

Vorteil Nummer eins ist ganz klar die Verwertung von verfügbaren und nachwachsenden Rohstoffen für die CO2neutrale Erzeugung von Biogas. Methangas kann nicht nur regional, sondern dezentral für die Energieversorgung über große Entfernungen eingesetzt werden. Die Erzeugung lässt sich gut nach Bedarf steuern. Zudem kann die Düngerqualität gezielt verbessert werden. Biogas ist außerdem nicht nur Energiequelle für Strom und Wärme, sondern kann auch als Treibstoff in Biogasfahrzeugen verwendet werden. Nachteilig ist jedoch die Geruchsbelästigung, die umliegend von Biogasanlagen entsteht, da diese proteinhaltige Stoffe wie Schwefelverbindungen und Schwefelwasserstoff erzeugen, die noch dazu hoch giftig sind. Auch sollte keine Gülle von Tieren als Biomasse verwendet werden, die mit Antibiotika behandelt wurden. Zudem wird für den Anbau von Energiepflanzen viel landwirtschaftliche Anbaufläche benötigt. Wird vorwiegend Energiemais für die Gewinnung von Biogas angebaut, steigt auch die Gefahr einer Monokulturbildung.

Die Zukunft von Biogas

Biogasmasse als Energieträger gilt grundsätzlich als klimafreundlicher und unabhängiger Hoffnungsträger, wenn es um die Energieversorgung in Deutschland geht. Derzeit wird Biogas zumeist am Standort der Anlage genutzt. In Zukunft soll Methangas aber auch als Werkstoff für die chemische Industrie und vor allem als Kraftstoff in PKWs genutzt werden. Im Gespräch ist ein eigenständiges Erneuerbares-Gas-Einspeisegesetz, das dafür sorgen soll, dass bis zum Jahr 2020 jährlich sechs Milliarden Kubikmeter Biogas in das Erdgasnetz eingespeist werden. Vergleicht man diese Zahl mit dem aktuellen Verbrauch von Erdgas in Deutschland, dann sind das sechs Prozent.

 

 

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