Biogas

Biogas ist eine erneuerbare Energiequelle, die durch die anaerobe Vergärung organischer Stoffe erzeugt wird, zum Beispiel:

• landwirtschaftlicher Abfall
• Dünger
• siedlungsabfälle
• Pflanzenmaterial,
• Abwasser
• Grünschnitt,
• Lebensmittelverschwendung oder
• speziell für diesen Zweck angebaute Pflanze.

Mikroorganismen erzeugen Biogas in einer sauerstofffreien Umgebung, indem sie das organische Material in ein Endprodukt aus Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂) zerlegen. Der nützliche Hauptbestandteil des Endprodukts ist Methan.

Geschichte des Biogases #

Die Geschichte reicht bis in die Antike zurück. Die erste aufgezeichnete Nutzung fand bereits im 10^. Jahrhundert v. Chr. statt. Damals lieferte Biogas aus zerfallenden organischen Stoffen Wärme für das Badewasser. Im 17^. Jahrhundert stellte Jan Baptista Van Helmont, ein flämischer Chemiker, fest, dass zerfallendes organisches Material brennbare Gase erzeugt. Es dauerte jedoch bis zum 19. Jahrhundert, bis die Wissenschaft dahinter Gestalt annahm.

Im Jahr 1808 wies Sir Humphry Davy nach, dass Methan in den Gasen vorhanden ist, die bei der anaeroben Vergärung von Rindergülle entstehen. Diese Entdeckung ebnete den Weg für weitere Forschung und Entwicklung. Die erste praktische Anwendung im modernen Sinne fand 1895 in Exeter, England, statt. Biogas, das aus der Kläranlage gesammelt wurde, beleuchtete Straßenlaternen.

Im 20^. Jahrhundert gab es bedeutende Fortschritte in der Technologie. Indien und China haben eine wichtige Rolle gespielt, Biogasanlagen wurden zu einem wichtigen Bestandteil ihrer ländlichen Energieinfrastruktur. Die indische Khadi and Village Industries Commission spielte ab den 1960er Jahren eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Technologie in ländlichen Gebieten. Auch China entwickelte ein massives Programm, das bis zum Ende des 20^. Jahrhunderts zu Millionen von Kleinanlagen im ganzen Land führte.

Technische Aspekte #

Die Erzeugung von Biogas umfasst eine Reihe komplexer biochemischer Reaktionen. Sie werden normalerweise in vier Stadien unterteilt: Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese und Methanogenese.

1. Hydrolyse: In dieser Phase werden komplexe organische Moleküle wie Kohlenhydrate, Proteine und Fette durch hydrolytische Enzyme in einfachere Zucker, Aminosäuren und Fettsäuren zerlegt.
2. Acidogenese: Die Hydrolyseprodukte werden dann von acidogenen Bakterien in flüchtige Fettsäuren, Alkohole, Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt.
3. Acetogenese: In diesem Zwischenstadium wandeln acetogene Bakterien die flüchtigen Fettsäuren und Alkohole weiter in Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid um.
4. Methanogenese: Schließlich produzieren methanogene Archaeen Methan und Kohlendioxid aus Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid. Diese Phase ist entscheidend, da sie die Effizienz und den Output des Produktionsprozesses bestimmt.

Es gibt verschiedene Konfigurationen von Biogasanlagen, wie z. B. Festkuppel-, Schwimmtrommel- und Pfropfenstromreaktoren. Diese Anlagen können in der Größe von kleinen Haushaltseinheiten bis hin zu großen Industrieanlagen variieren. Die Wahl des Designs hängt von Faktoren wie der Verfügbarkeit von Rohstoffen, den klimatischen Bedingungen und dem Verwendungszweck ab.

Das erzeugte Biogas wird oft direkt zum Kochen, Heizen und Beleuchten verwendet. Alternativ wandeln Verbrennungsmotoren oder Turbinen es in Strom um. Bei der anaeroben Vergärung entstehen Gärreste als Nebenprodukt. Gärreste sind reich an Nährstoffen, es ist ein hochwertiger organischer Dünger.

Mehr Biogas? #

Eine interessante Eigenschaft von Rohbiogas ist, dass es sowohl Kohlendioxid als auch Methan enthält. Das Kohlendioxid kann durch den Einsatz von zusätzlichem Wasserstoff und einem System wie dem UPSOM-Reaktor von GRZ in mehr Methan umgewandelt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Biogastechnologie eine nachhaltige Möglichkeit bietet, Abfälle zu entsorgen und erneuerbare Energie zu erzeugen. Heute gibt es kontinuierliche Fortschritte bei den Biogaserzeugungstechniken und zunehmende Umweltbedenken hinsichtlich der Verwendung fossiler Brennstoffe.

Daher wird Biogas wahrscheinlich weiterhin eine bedeutende Rolle in der globalen Energielandschaft spielen.