Biogas ist ein natürlicher gasförmiger Brennstoff, der zu 50–70 % aus Methan besteht und durch die anaerobe Vergärung organischer Reststoffe entsteht. Biomethan ist das Ergebnis seiner Reinigung durch das sogenannte Upgrading: ein Gas mit einem Methangehalt von 94 %, das mit fossilem Erdgas vergleichbar ist und direkt in das Verteilnetz eingespeist werden kann. Zwei erneuerbare Ressourcen, die denselben biologischen Ursprung haben, sich jedoch in Zusammensetzung, Nutzungsmöglichkeiten und Anwendungspotenzial unterscheiden.
Was ist Biogas?
Biogas entsteht, wenn spezialisierte Bakterien organische Materie unter Ausschluss von Sauerstoff abbauen. Dies geschieht in geschlossenen Behältern, den sogenannten Fermentern, bei einer Temperatur von etwa 35 °C. Der Prozess durchläuft drei Phasen: Zunächst zerlegen die Bakterien die organische Substanz in kleinere Bestandteile, anschließend erzeugt eine saure Gärung Säuren und CO₂, und schließlich wandeln Archaeen-Bakterien dieses CO₂ in Methan um.
Was kann in einen Fermenter eingebracht werden? Praktisch jeder organische Reststoff:
Gülle und tierische Ausscheidungen
Nebenprodukte der Lebensmittelindustrie (Molke, Trester, Obstabfälle usw.)
Stroh, Maisstroh und andere landwirtschaftliche Reststoffe
Die feuchte Fraktion von Siedlungsabfällen (Bioabfälle)
Klärschlämme
Neben Biogas erzeugt der Fermenter auch Gärrest: ein stickstoffreiches Material, das als natürlicher Dünger anstelle von chemischen Düngemitteln eingesetzt werden kann.
Das so gewonnene Biogas gelangt in der Regel in eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage. Dort verbrennt ein Verbrennungsmotor das Gas und erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme. Erneuerbare Energie, die aus Reststoffen gewonnen wird.
Was ist Biomethan und worin unterscheidet es sich?
Biomethan ist ein aus Biogas gewonnenes Gas, das einen Reinigungsprozess namens Upgrading durchlaufen hat. Durch diese Behandlung werden CO₂ und Schadstoffe vom Methan getrennt, wodurch ein sauberer Brennstoff entsteht, dessen Nutzung eine deutliche Reduzierung der CO₂-Emissionen ermöglicht.
Der grundlegende Unterschied zu Erdgas liegt in der Herkunft: Fossiles Methan entstand über Millionen von Jahren unter der Erdoberfläche und ist eine endliche Ressource; Biomethan wird aus Restbiomassen (biogenen Abfällen oder Reststoffen) hergestellt, die durch Photosynthese unter Nutzung von Sonnenenergie das in der Atmosphäre vorhandene CO₂ gebunden haben, und ist eine erneuerbare Energiequelle.
Biomethan gilt außerdem als kohlenstoffneutral: Seine Nutzung verursacht keine positiven Netto-CO₂-Emissionen in der Atmosphäre und ist daher deutlich nachhaltiger als fossiles Gas. Darüber hinaus trägt der Produktionsprozess zur Rückführung organischer Substanz in den Boden bei.
Die wichtigsten Anwendungen umfassen:
Einspeisung in das Gasnetz unter Nutzung der bestehenden Transport- und Verteilinfrastrukturen
Fahrzeugantrieb (Bio-CNG) als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge
Schwerlastverkehr (Bio-LNG): Aus 600 Litern gasförmigem Biomethan entsteht ein Liter Bio-LNG, ideal für den Langstreckentransport mit nahezu verdoppelter Reichweite gegenüber der komprimierten Gasform
Energieerzeugung in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Fernwärmenetzen. Biomethan ist leichter zu transportieren und kann in der Nähe der Verbraucher umgewandelt werden, wodurch die Rückgewinnung der thermischen Energie erleichtert wird.
Die Unterschiede im Überblick
| Biogas | Biometano | |
|---|---|---|
| Metano | 50-70% | ~97% |
| CO₂ residua | Fino al 50% | Meno dell'2% |
| Equivale al gas naturale? | No | Sì |
| Si può immettere in rete? | No | Sì |
| Uso tipico | Cogenerazione (ECOMAX® Biogas) | Rete gas, trasporti, industria |
| Serve un trattamento? | Si, subisce trattamenti di condizionamento | Sì, upgrading (BIOCH4NGE®) |
| Forma fisica | Gas | Gas (Bio-CNG) o liquido (Bio-LNG) |
Die Wahl zwischen den beiden Lösungen hängt vom operativen Kontext ab. Eine Biogas-Kraft-Wärme-Kopplungsanlage ist geeignet, wenn das Unternehmen vor Ort elektrische und thermische Energie benötigt. Die Produktion von Biomethan ist die optimale Lösung für diejenigen, die erneuerbares Gas durch die Einspeisung in das Netz oder den Verkauf als Biokraftstoff nutzen möchten.
Die beiden Optionen schließen sich nicht gegenseitig aus: Hybride Konfigurationen, bei denen ein Teil des Biogases das Kraft-Wärme-Kopplungssystem ECOMAX® versorgt und der verbleibende Teil für das Upgrading mit BIOCH4NGE® vorgesehen wird, ermöglichen es, Flexibilität und wirtschaftliche Erträge zu maximieren.
Der Upgrading-Prozess: von Biogas zu Biomethan
Auf dem Markt gibt es verschiedene Upgrading-Technologien, die auf unterschiedlichen chemisch-physikalischen Prinzipien zur Trennung der Gase basieren. Das Membransystem ist das weltweit am weitesten verbreitete und eingesetzte Verfahren: Polymermembranen mit selektiver Durchlässigkeit trennen CH₄ von CO₂ und gewährleisten eine optimale Reinigung ohne den Einsatz chemischer Substanzen.
Der Prozess gliedert sich in drei Stufen:
Biogasfiltration: Entfernung von Wasser und Schadstoffen, Verdichtung und Kühlung
Reinigung: Aufbereitung durch Aktivkohlefilter in einer „Lead-Lag“-Konfiguration, die eine kontinuierliche Betriebsverfügbarkeit gewährleistet
Upgrading: Trennung von Methan und CO₂ mit der Produktion von Biomethan bei einem Druck zwischen 7 und 15 bar, optimal für die Einspeisung in das Gasnetz
Die Vorteile dieser Technologie umfassen einfache Betriebsführung, hohe Effizienz bei geringem Energieverbrauch, Skalierbarkeit und Flexibilität, einschließlich des Teillastbetriebs für mögliche zukünftige Erweiterungen.
Zur Vervollständigung des Ökosystems können Lösungen zur Verflüssigung von Biomethan zu Bio-LNG durch einen kryogenen Prozess sowie zur Rückgewinnung von biogenem CO₂ durch kryogene Destillation integriert werden. Dabei entsteht flüssiges Bio-CO₂ mit einer Reinheit von über 99,9 %, das für die Lebensmittel- und Chemieindustrie geeignet ist.
Vorteile von Biogas und Biomethan
Kreislaufwirtschaft. Biogas und Biomethan verwandeln tierische, agroindustrielle und städtische Reststoffe in erneuerbare Energie. Der Gärrest kann anstelle chemischer Düngemittel verwendet werden, wodurch die landwirtschaftlichen Produktionskosten gesenkt und die Fähigkeit des Bodens zur Kohlenstoffspeicherung erhöht werden.
Energieunabhängigkeit. Die lokale Produktion von Biomethan reduziert die Abhängigkeit von ausländischen Importen, diversifiziert den Energiemix und gewährleistet wettbewerbsfähigere Preise. Die Produktionsanlagen könnten bei entsprechender gesetzlicher Unterstützung bis 2030 zur Bereitstellung von 10 % des gesamten in der Europäischen Union verbrauchten Gases beitragen.
