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Zukunftsenergie Biogas
Die Biogasanlage stellt in Zeiten knapper werdender fossiler Energieträger eine Möglichkeit dar, aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRo), aber vor allem auch aus Abfallprodukten Energie zu gewinnen.
In der Biogasanlage wird im weitesten Sinne die bei der Photosynthese von Pflanzen verbrauchte Energie zurückgewonnen und in vom Menschen nutzbare Energieformen überführt.
Als Ausgangsstoffe können zum Beispiel Mais, Zuckerrüben, Raps oder andere gezielt angebaute Energiepflanzen, aber vor allem auch Speisereste, Klärschlamm und Gülle verwendet werden.
In einer Biogasanlage werden diese Ausgangsstoffe unter Ausschluss von Sauerstoff von Mikroorganismen in Methangas und Kohlendioxid umgewandelt.
Für einen optimalen Ablauf dieses Prozesses werden die Gärbehälter zunächst mit Biomasse befüllt. Bei der Nassfermentation wird das Substrat dann mit Gülle verflüssigt und durch große Rührwerke vermischt. Diese sorgen auch dafür, dass
die Mikroorganismen gut mit Nährstoffen versorgt werden.
Bei einer konstanten Temperatur sind die verschiedenen Mikroorganismen in der Lage, fast alle organischen Stoffe abzubauen (lediglich faserartige Biomasse wie Zellulose ist enzymatisch schwer abbaubar). Sie tun dies vor allem zur eigenen Energiegewinnung. Da sie dies unter anaeroben (sauerstoffarmen) oder sogar anoxiden (sauerstofflosen) Bedingungen tun, muss im Vergleich zur aeroben Atmung deutlich mehr Masse umgesetzt werden, um die gleiche Energie zu gewinnen. Dabei entsteht - quasi als Abfallprodukt der Atmung der Bakterien und Archaeen - ein Gasgemisch mit etwa 60% Methangehalt.
Das Gasgemisch wird dann in einen Gasspeicher geleitet. Die Gasqualität muss beim gesamten Prozess kontrolliert werden und besonders der giftige Schwefelwasserstoff (der einen charakteristischen Geruch nach faulen Eiern hat) muss vor der Weiterleitung an das Blockheizkraftwerk (BHKW) durch Entschwefelung minimiert werden. Die Entschwefeler können rein biologisch arbeiten - durch Schwefelbakterien, die den Schwefelwasserstoff in Wasser und elementaren Schwefel umwandeln - oder chemisch arbeiten. Bei der chemischen Variante entsteht in einer Fällungsreaktion Eisensulfid.
Im BHKW kann das Biogas dann als aufgereinigtes und auf Erdgasqualität gebrachtes Gas in das Gasnetz eingespeist werden, oder auch zum Tanken von entsprechenden Fahrzeugen genutzt werden.
Meistens wird das Gas aber zum Betreiben eines Biogas-Motors benutzt. Dieser Motor ist wiederum an einen Generator angetrieben, der Strom produziert, der direkt ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Die dabei entstehende Wärme kann vielfältig genutzt werden, überwiegend schon in der Gaserzeugung selbst: Zum einen für eine Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur, die führten optimalen Prozess nötig ist. Zum anderen muss der entstehende Gärschlamm hygienisiert werden. Dafür muss die abgefaulte Substratmischung für eine Stunde auf eine Temperatur von mindestens 70°C erwärmt werden. Danach können die Gärreste als Wirtschaftsdünger wieder auf die Anbauflächen ausgebracht werden.
