Stuttgart – Biogas, eine Mischung aus Methan und Kohlenstoffdioxid, entsteht bei der anaeroben Vergärung organischer Masse. In Verbindung mit der Kraft-Wärme-Kopplung in einem Blockheizkraftwerk gilt die Biogasgewinnung als Technik mit sehr hohem CO₂-Vermeidungspotenzial. Zudem ist Biogas aufgrund seiner hohen Nettoenergieausbeute ein wichtiger Bioenergieträger. Dennoch wird das Potenzial von Biomasse zur Erzeugung von Biogas mit dem energetisch nutzbaren Methangas bislang kaum für mobile Anwendungen in Fahrzeugen ausgeschöpft. Dies will das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart in einem Verbundforschungsvorhaben mit Partnern aus Forschung, Energiewirtschaft, Automobil- und Anlagenbau nun ändern.

Das Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, leicht vergärbare, nasse Biomasse – insbesondere kostengünstig anfallende Bioabfälle und Algenrestbiomasse – unter maximaler Energiegewinnung vollständig zu verwerten. „Zentrales Produkt ist regeneratives Methan, das regional erzeugt und genutzt wird“, erklärt Professor Walter Trösch, Stellvertretender Institutsleiter und Leiter der Abteilung Umweltbiotechnologie und Bioverfahrenstechnik des Fraunhofer IGB. „Biomethan kann wie Erdgas – dessen Hauptbestandteil ja nichts anderes als Methan ist – über das

bestehende Netz transportiert werden. Oder, wie in unserem Demonstrationsprojekt CNG-Fahrzeuge (Compressed Natural Gas) antreiben.“

Das Hauptaugenmerk der Forscher liegt auf der Verwertung nasser Abfall-Biomasse, die sich schnell und leicht vergären lässt und keine Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln darstellt: Abfallstoffe aus der Lebensmittelindustrie mit einem sehr hohen Wasseranteil beispielsweise. Ebenso Küchenabfälle aus Haushalten, Großküchen in Kantinen und Mensen oder Großmarktabfälle. Aufgrund ihres geringen Gehalts an Lignin und Lignocellulose – den holzigen Anteilen, die ohne Luftsauerstoff nur schwer abzubauen sind – sind gerade diese Abfälle optimal zur Vergärung geeignet. Nach dem Hochlastvergärungsverfahren, das vor Jahren am Fraunhofer IGB entwickelt wurde und für Klärschlamm mehrfach technisch realisiert wurde, werden die Feststoffe dieser Biomüllfraktionen in nur wenigen Tagen nahezu vollständig zu Biogas umgesetzt.

Doch auch diese Bioabfälle unterscheiden sich in Wasser- und Feststoffgehalt. „Damit eine Vergärungsanlage möglichst effektiv verschiedene Substrate zu Biogas umwandeln kann, muss die Prozesstechnik für die jeweiligen Substrate spezifisch angepasst werden“, so Trösch. „Hier setzt das ETAMAX-Vorhaben an: Wir wollen eine flexible Multisubstrat-Hochlastvergärungsanlage mit unterschiedlichen Vorvergärungsmodulen für die jeweils unterschiedlichen Abfälle realisieren. Erst dann werden die Zwischenprodukte ähnlicher Zusammensetzung, vorwiegend organische Säuren, in einem Zentralreaktor als zweiter Stufe mit maximalem Wirkungsgrad – symbolisiert durch den griechischen Buchstaben Eta – zu Methan umgesetzt.“