Biogas Blackbox für Biogas

Die Bildung von Biogas aus Biomasse beinhaltet ein Zusammenspiel von verschiedenen Mikroorganismen, die mit ihren Stoffwechselaktivitäten wie Zahnräder eines Uhrwerks ineinander greifen. Welche Prozesse jedoch im Einzelnen ablaufen ist weitestgehend unbekannt.

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Universität Bonn Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie

Der globale Energiebedarf ist seit Beginn des Industriezeitalters enorm gewachsen und wird auch in Zukunft stark ansteigen. Derzeit werden ca. 90% des Energiebedarfs durch fossile Brennstoffe abgedeckt. Seriöse Schätzungen gehen jedoch davon aus, dass es bereits in 50 Jahren schwierig sein wird, auf rentable Weise die verbleibenden Vorkommen von Öl, Kohle und Gas auszuschöpfen. Die intensive Ausbeutung fossiler Brennstoffe ist auch mit dem Ausstoß enormer Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre verbunden [1, 2]. Ziel der Politik ist daher, durch Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energiequellen zum Klimaschutz beizutragen und die Energieversorgung durch eine nachhaltige Energieerzeugung und Energienutzung sicherzustellen. Ein Ansatz liegt hierbei in der Nutzung von Biogas als CO₂-neutralem, erneuerbarem Energieträger zur Strom- und Wärmeerzeugung. Insgesamt waren in Deutschland bis Ende 2011 über 7300 Biogasanlagen in Betrieb (s. Abb. 1), die insgesamt eine elektrische Leistung von ca. 3000 MW erzeugen, was der Stromproduktion von 2,5 Atomkraftwerken entspricht. Hinzu kommt noch die Abwärme, die zu Heizzwecken eingesetzt werden kann. Biogas bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen erneuerbaren Energieträgern und ergänzt diese deshalb hervorragend (s. LP-Tipp-Kasten). Das politische Ziel ist daher die Steigerung der Biogas-Erzeugung aus Biomasse, sodass jährlich sechs Milliarden m³ Biogas bis 2020 und zehn Milliarden m³ bis zum Jahr 2030 in das Erdgasnetz eingespeist werden können [4]. Das bedeutet, dass bestehende Prozesse zur Biomasse-Umsetzung erweitert und optimiert werden müssen.

Biomasse-Vergärung zu Biogas

Grundsätzlich bestehen Biogasanlagen aus einem Fermenter (Gärbehälter) und einem Nachgärer bzw. Endlager (s. Abb. 1). In Deutschland werden hauptsächlich tierische Exkremente (45%) und gezielt angebaute Energiepflanzen (46%) als Substrate für die Umsetzung in Biogasanlagen genutzt, aber auch Bioabfälle (7%) und Reststoffe aus Industrie und Landwirtschaft (2%) kommen zum Einsatz [5]. In den nachgeschalteten Blockheizkraftwerken (BHKW) treiben Verbrennungsmotoren, die Biogas verbrennen, Stromgeneratoren an. Die dabei entstehende Abwärme kann zusätzlich zu Heizzwecken verwendet werden. Als wegweisend für die Sicherung der Energieversorgung gilt auch die Biogasaufbereitung zur Einspeisung in das Erdgasnetz und zur Erhöhung des Anteils von Biogas am Energiemix (s. Abb. 2).

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