Methangasbildung
Die biologische Methangasbildung ist ein Prozess, der in der Natur überall dort stattfindet, wo organisches Material (Biomasse) in feuchter Umgebung und unter Luftabschluss durch die Stoffwechselaktivität natürlicher Methanbakterien verrottet. Beispiele hierfür sind die Entstehung von Sumpfgas, die Methangasbildung im Verdauungstrakt von Wiederkäuern, in nassen Kompostieranlagen und in überfluteten Reisfeldern.
Funktionsprinzip von Biogasanlagen
In Biogasanlagen macht man sich diesen natürlichen, biologischen Prozess zunutze. Unter kontrollierten und optimierten Bedingungen entsteht aus organischen Abfallstoffen durch mehrstufige mikrobielle Abbaureaktionen aus Biomasse das so genannte Biogas. Biogas besteht zu etwa 50 bis 70% aus Methan (CH4) und zu etwa 30 bis 50% aus Kohlendioxid (CO2). Biogas kann zur Wärmeerzeugung verbrannt werden oder durch einen Gasmotor mit Wärmetauscher und angekoppeltem Generator (Blockheizkraftwerk) in Wärme und elektrische Energie umgewandelt werden.
Ausgangsstoffe zur Erzeugung von Biogas
Zur Biogasgewinnung kann grundsätzlich jede organische oder biologische Substanz (Biomasse) herangezogen werden, die durch Mikroorganismen verstoffwechselt werden kann. Aufgrund der extremen Vielfalt der bakteriellen Stoffwechselreaktionen ist auch das Spektrum an möglichen Substraten nahezu unbegrenzt. Manche Naturstoffe lassen sich wegen ihrer besonderen chemischen Struktur jedoch nur langsam abbauen. Dazu zählt z.B. Lignin, die Gerüstsubstanz des Holzes. Auch die meisten synthetischen, organischen Polymere (Kunststoffe) sind nur langsam oder überhaupt nicht durch Bakterien abbaubar.
Ökologische Gesichtspunkte
Die Energie aus Biogasanlagen zählt zu den erneuerbaren (regenerativen) Energien, da beim bakteriellen Abbau der Biomasse letztendlich Sonnenenergie, die in Pflanzen zwischengespeichert wurde, in Form des Energieträgers Biogas wieder frei wird. Der Prozess ist in Bezug auf die CO2-Bilanz der Erdatmosphäre neutral, da im Gegensatz zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdgas, Erdöl) höchstens nur die Menge an Kohlendioxid wieder freigesetzt werden kann, die unmittelbar zuvor durch pflanzliche Photosynthese aus der Erdatmosphäre entnommen (assimiliert) wurde. Durch Einsatz der Biogastechnologie wird ausserdem verhindert, dass das extrem starke Treibhausgas Methan, das sich beim unkontrollierten anaeroben Abbau von Biomasse stets bildet, in die Atmosphäre abgegeben wird. Bei gleicher Konzentration ist Methan ein ca. 30-mal stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid.
Perspektiven der Biogastechnologie
Biogasanlagen bieten in der Abfallentsorgung bisher noch kaum genutzte Möglichkeiten. Aus einer Tonne Biomüll lassen sich etwa 130 m3 Biogas gewinnen. Daraus können ca. 250 kWh elektrischer Strom und 500 kWh Wärme erhalten werden. Bei der Biogaserzeugung aus Biomüll entstehen keine lästigen oder schädlichen Emissionen. Die Vergärung von Biomüll in Biogasanlagen ist aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht der Biomasse-Verbrennung oder der ausschliesslichen Kompostierung vorzuziehen. Im Idealfall sollten Biomüllvergärung und Kompostierung miteinander kombiniert werden: Holzabfälle wie Baum- oder Heckenschnitt würden wie bisher kompostiert werden, während die nassen Anteile des Biomülls vergärt würden. Die festen Reststoffanteile, die nach dem Vergärungsprozess zurückbleiben, lassen sich zusammen mit den Holzanteilen hervorragend und ohne die bekannten Geruchsprobleme verkompostieren.
Welchen Nutzen bringt die Biogastechnik?
- Die Menge an organischen Abfallstoffen kann um bis zu etwa 85% reduziert werden.
- Die Eigenschaften der verbleibenden Restsubstanz sind verbessert im Vergleich zum unbehandelten organischen Abfall (Beispiel: landwirtschaftliche Gülle).
- Starke Reduzierung der Geruchsemission durch biologischen Abbau der Geruchsstoffe.
- Erhebliche Reduzierung bzw. vollständige Abtötung von pathogenen Keimen in der verarbeiteten Biomasse. Erhebliche Reduzierung der Entsorgungskosten für organische Abfallstoffe nach Verarbeitung im Bioreaktor bis hin zur sinnvollen Wiederverwendung (z.B. Düngemittel).
- Gewinnung von regenerativer Energie und damit Substitution von Energie, die aus fossilen Energieträgern bzw. aus Atomkraftwerken erhalten wird.
