Facharbeit Biogas

Städtisches Luisengymnasium, München Kollegiatenjahrgang 2006/2008

F a c h a r b e i taus dem Fach

B i o l o g i e

Biogas

Biologische Grundlagen und technische Verfahren

Verfasser: John Feigs

Leistungskurs: Biologie

Kursleiter: Dr. Karl-Norbert Angerbauer

Abgabetermin: Freitag, 25. Januar 2008, 13.10 Uhr

Erzielte Punkte:

Schriftlich (einfache Wertung): ……….

Mündlich: ……….

Abgabe beim Kollegstufenbetreuer am …………………………………………

……………………………………………

Unterschrift des Kursleiters

Zusammenfassung

Die vorliegende Facharbeit befasst sich sowohl mit der biologischen Entstehung als auch

der technischen Herstellung von Biogas. Der für die Nutzung von Biogas wesentliche Be-

standteil ist Methan. Es entsteht mittels aerober und anaerober Bakterien in vier aufeinan-

der folgenden Stufen (Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese, Methanogenese). Die dabei

verwendeten Bakterien haben spezielle Bedürfnisse hinsichtlich des Milieus (Substratzu-

sammensetzung, pH-Wert, Wassergehalt). Man unterscheidet grundsätzlich nach dem Was-

seranteil des Substrats und der eingesetzten Technik zwei Biogasanlagentypen (Nass- u.

Feststofffermentierung). Im Anschluss an die Fermentierung wird das Rohbiogas aufberei-

tet (Reinigung, Anreicherung). Die Biogasqualität und -ausbeute ist vom Substrat abhän-

gig. Es entsteht zudem ein Gärrest, der bei geringer Schadstoffbelastung als Dünger ver-

wendet werden kann.

Abstract

This course work deals with the biological emergence as well as the technical fabrication

of biogas. An essential element for the usage of biogas is methane. This is produced in four

successive stages using aerobic and anaerobic bacteria. (Hydrolysis, Acidogenesis,

Acetogenesis, Methanogenesis). The bacteria used for this process have specific

requirements with regard to their environment. (substrate mixture, pH- value, water

content). The two different types of biogas plant (fermentation of liquid material,

fermentation of solid material) can be fundamentally differentiated according to the water

content of the substrate and the method used.

Subsequent to the fermentation the crude biogas is purified ( purgation, accumulation). The

quality and effect of the biogas is depends on the substrate. Moreover the digestate, which

is also produced can be used as dung without producing containment loads.

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung.....................................................................................................................4

2. Herstellungsprozess.....................................................................................................4

2.1. Entstehung von Biogas........................................................................................4

2.1.1. Hydrolyse...................................................................................................6

2.1.2. Acidogenese...............................................................................................6

2.1.3. Acetogenese...............................................................................................8

2.1.4. Methanogenese.........................................................................................11

2.2. Optimale Lebensbedingungen der Bakterien....................................................13

2.2.1. Günstiges Milieu......................................................................................13

2.2.2. Temperaturoptima....................................................................................14

2.2.3. pH-Wert....................................................................................................14

2.2.4. Hemmstoffe..............................................................................................15

2.3. Substrate............................................................................................................15

2.4. Anlagentypen....................................................................................................16

2.4.1. Darstellung der Wirkungsweise einer Biogasanlage................................17

2.4.2. Verfahrensweisen.....................................................................................18

2.4.2.1. Trennung der Prozesse....................................................................18

2.4.2.2. Nass- und Feststofffermentierung...................................................17

2.4.2.3. Art der Beschickung........................................................................18

2.5. Aufbereitung des Biogases................................................................................21

2.5.1. Reinigung des Rohbiogases.....................................................................21

2.5.1.1. Entschwefelung...............................................................................21

2.5.1.2. Trocknung.......................................................................................22

2.5.2. Methananreicherung.................................................................................22

2.6. Endprodukte......................................................................................................23

2.6.1. Biogas......................................................................................................23

2.6.1.1. Biogasqualität..................................................................................23

2.6.1.2. Biogasausbeute................................................................................24

2.6.2. Gärrest......................................................................................................26

3. Anwendungsmöglichkeiten.......................................................................................26

4. Zukunftschancen........................................................................................................27

5. Literaturverzeichnis...................................................................................................28

6. Erklärung...................................................................................................................38

1. Einleitung

In der heutigen Zeit, in der das Ende fossiler Brennstoffe in Sicht ist und Klimawandel

sowie Umweltschutz die Tagespolitik bestimmen, werden immer häufiger regenerative

Energiequellen genutzt. Im Zuge dieser Entwicklungen hat auch die Biogastechnik einen

rasanten Aufschwung erlebt (siehe Seite 27, Abb. 11). Biogas könnte für die

Industrieländer eines Tages eine attraktive Alternative für Erdgas sein. Dabei stellt Methan

die Brennkomponente in Biogas dar. Um Methan zu erzeugen werden wie bei in der Natur

ablaufenden Gärprozessen organische Stoffe durch natürlich vorkommende Bakterien

zersetzt. Bei den anaeroben Stoffwechselprozessen dieser Mikroorganismen wird Methan

als Nebenprodukt freigesetzt. Dieses Prinzip machten sich die Menschen erstmals im 18.

Jahrhundert zu Nutze1. Berühmte Wissenschaftler benutzten natürliches Sumpfgas für ihre

Experimente. 1821 gelang es Avogadro2, die chemische Formel für Methan zu ermitteln.

Ende des 19. Jahrhunderts wurde der Gärungsprozess im Zusammenhang mit der

Abwasserreinigung (S.3)3 und dem dabei entstehendem Klärgas interessant. Nach dem

zweiten Weltkrieg wurde schließlich auch das Biogas genutzt4. Seit dem Gesetz über

erneuerbare Energien von 2000 hat sich die Anzahl der Biogasanlagen vervierfacht5.

Im Zuge dieser Arbeit sollen die heute verwendeten Techniken und Verfahrensweisen der

Biogasherstellung vorgestellt und erläutert werden.

2. Herstellungsprozess

Dieser Abschnitt umfasst einerseits die biologischen Grundlagen, wie die Entstehung von

Biogas mithilfe von Bakterien und die Milieubedingungen, sowie andererseits die

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technischen Möglichkeiten der Produktion und Aufbereitung.

2.1. Entstehung von Biogas

Biogas entsteht durch einen Fermentierungsprozess in vier Phasen (Abb. 1). Die bei den

Umwandlungsprozessen wirksamen Bakterien stammen in der Regel aus dem Pansen von

Wiederkäuern (S.26)6. Die Mikroorganismen sind nur zu einem sehr geringen Prozentsatz

bekannt (S.12)7 und treten phasenübergreifend auf.

Phase 1:

Hydrolyse (Verflüssigung)

Die polymeren Moleküle (Proteine, Kohlenhydrate, Fette usw.) werden in monomere Ver-

bindungen (Aminosäuren, Zucker, Fettsäuren usw.) zerlegt (Abb. 1, Ia) (S.6)7.

Phase 2:

Acidogenese (Versäuerung)

Die entstandenen monomeren Verbindungen werden zum einen in Carbonsäuren und Alko-

hole und zum anderen in Wasserstoff, Kohlendioxid und Essigsäure umgewandelt (Abb. 1,

Ib) (S.6)7.

Phase 3:

Acetogenese (Essigsäurebildung)

Die Carbonsäuren und Alkohole werden zu Wasserstoff, Kohlendioxid und Essigsäure ab-

gebaut (Abb. 1, II) (S.6)7.

Phase 4:

Methanogenese (Methanbildung)

Die Essigsäure wird zu Methan und Kohlendioxid gespalten, letzteres wiederum wird mit

Wasserstoff zu Methan reduziert (Abb. 1, III/a/b) (S.6)7.

Seite 5

2.1.1. Hydrolyse

In der ersten Phase werden die ungelösten Verbindungen (Proteine, Kohlenhydrate, Fette

usw.) mithilfe von extrazellulären Enzymen in ihre Bestandteile (Aminosäuren, Zucker,

Fettsäuren usw.) zerlegt. Extrazelluläre Enzyme (Proteasen, Zellulasen, Lipasen usw.)

(S.28f)8 werden von fakultativ oder obligat (S.114)9 anaeroben Bakterien produziert und an

deren Außenseiten angelagert (S.19)10. Die fakultativ anaeroben Bakterien verbrauchen

Sauerstoff, was die Hauptvoraussetzung für ein Wachstum der obligat anaeroben Bakterien

(S.27)6 ist. Die an der Hydrolyse beteiligten Bakterien, ihre Substrate und Produkte sind in

Tabelle 1 aufgelistet.

Seite 6

Abbildung 1: Abbaustufen der Vergärung mit zugehörigen Bakterien und Substraten

Substrat Hydrolytische Bakterien Mögliche ProdukteFett Anaerovibrio lipolytica11 kurzkettige PeptidePektin und Glukose Succinivibrio dextrinosolvens11 GlyzerinProtein und Hemicellulose Lachnospira multipara11 langkettige FettsäurenZellulose Clostridium locheadii12 NukleotideZellulose Bacteroides cellulosolvens (S.21f)13 MonosacharideZellulose und Hemizellulose Ruminococcus flavefaciens12 Aminosäuren (S.10)14

Zellulose und Hemizellulose Ruminococcus albus (S.21f)13

Zellulose und Hemizellulose Fibrobacter succinogenes12

Tabelle 1: Übersicht über die hydrolytischen Bakterien sowie deren Substrate und Produkte

Die Generationszeit der hydrolytischen Bakterien beträgt ca. 20 Minuten bis 2 Stunden

(S.6)15. Die erste Phase kann geschwindigkeitslimitierend sein, wenn im Substrat ein hoher

Anteil an schwer löslichen Polymeren vorhanden ist (S.6)16.

2.1.2. Acidogenese

Während der Versäuerungsphase werden die gelösten Bruchstücke enzymatisch in das

Zellinnere der acidogenen Bakterien (siehe Tab. 2) transportiert. Dort werden die Bruch-

stücke weiter zu organischen Säuren, niederen Alkoholen und anderen Stoffen abgebaut.

Die Zusammensetzung der Produkte hängt maßgeblich vom Wasserstoff-Partialdruck und

vom pH-Wert ab. Bei hohem Wasserstoff-Partialdruck werden hauptsächlich Ethanol,

Propionat, Butyrat, Milchsäure und Succinat produziert. Bei niedrigen pH-Werten

entstehen Essigsäure, Kohlendioxid und Wasserstoff (S.7)16. Die verschiedenen Wege, auf

denen Glukose während der Acidogenese abgebaut werden kann, werden in Abbildung 2

dargestellt.

Seite 7

Die Stoffwechselwege lassen sich alle der Gärung zuordnen17. Sie werden von gärenden

Bakterien durchgeführt. So setzen Propionibacterium microaerophilum Glukose mittels

der Propionsäuregärung zu Propionat um18. Die gärenden Bakterien haben auch den größ-

ten Anteil an der Substratumsetzung. Der Anteil der homoacetogenen Bakterien ist ver-

gleichbar gering (S.116)19, der Anteil der Nitratatmung ist aufgrund des benötigten Nitrats

minimal (S.115)19.

Die obligat anaeroben homoacetogenen Bakterien wandeln Glukose vollständig in Essig-

säure um.

20 & (S.115)19

Ihre Vertreter sind z.B.: Acetobacterium woodi und Ruminococcus hydrogenothrophicus,

die CO2 als Elektronenakzeptor nutzen (S.115)19. Dies kann zur ATP-Synthese genutzt wer-

Seite 8

Abbildung 2: Abbaumöglichkeiten von Glukose mittels gärender Bakterien

C 6H 12O 62H 2O 2CH 3COOH 2CO 24H 2

den, weshalb mehr Energie als bei den Gärungen gewonnen werden kann21.

Substrat Acidogene Bakterien Mögliche ProdukteAminosäuren Peptostreptococcus anaerobius23 WasserstoffAminosäuren Clostridium sticklandii24 KohlendioxidGlukose Ruminococcus hydrogenothrophicus (S.136)19 Formiat Glukose Acetobacterium woodi (S.136)19 EssigsäureGlukose Lactobacillus plantarum25 Propionat Glukose Bifidobacterium ruminantium (S.21f)13 ButyratGlukose Flavobacterium succinicans13 LaktatGlukose Propionibacterium microaerophilum18 AlkoholeProtein Delftia acidovorans13 AmmoniakStärke Eubacterium ruminantium13 SchwefelwasserstoffStärke Ruminobacter amylophilus26 AldehydeStärke Streptococcus bovis11 Ketone (S.10)14

Stärke Selenomonas ruminantium12

Zucker und Stärke Bacteroides ruminicola12

Zucker und Zellulose Butyrivibrio fibriosolvens26

Tabelle 2: Übersicht über die acidogenen Bakterien sowie deren Substrate und Produkte

Die Generationszeit der acidogenen Bakterien beträgt ca. 12 - 36 Stunden (S.6)15.

2.1.3. Acetogenese

In der vorletzten Phase werden unter anaeroben Bedingungen die zuletzt gebildeten Fett-

säuren (alle außer Essigsäure) sowie die Alkohole von den acetogenen Bakterien (siehe

Tab. 3) zu Essigsäure, Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt. Die acetogenen Bakterien

können nur in Symbiose mit wasserstoffverbrauchenden Bakterien leben (S.26)6, den me-

thanogenen Bakterien, ohne die der Wasserstoffpartialdruck zu hoch wäre. Dadurch wür-

den die Abbaureaktionen und das Wachstum der Acetogenen gehemmt werden. Diese Art

der Abhängigkeit voneinander bezeichnet man auch als „syntrophe Beziehung“ (S.31f)8.

Die Notwendigkeit der syntrophen Beziehung soll an dem folgendem Beispiel verdeutlicht

werden:

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Es soll Ethanol zu Methan umgesetzt werden. Dies geschieht mithilfe von Stamm W (Syn-

trophe Bakterien, Produkt Wasserstoff) und Stamm M (z.B.: Methanobacterium bryantii,

Produkt Methan).

Stamm W :

∆G0 = +19 kJ pro 2 Mol Ethanol

Da diese Reaktion jedoch endergonisch abläuft, muss entweder Energie zugeführt werden

oder ein Reaktionsprodukt abgeführt werden (4 H2). Der Wasserstoffpartialdruck wird

durch Stamm M ausreichend niedrig gehalten, wodurch eine Hemmung des Ethanolabbaus

verhindert wird.

Stamm M :

∆G0 = -131 kJ pro Mol Methan

Die Reaktion von Stamm M ist exergonisch und benötigt den von Stamm W produzierten

Wasserstoff.

Wenn beide Stämme in einer Co-Kultur wachsen, werden die Reaktionen gekoppelt:


Die Reaktion ist exergonisch.

Die Wasserstoffproduzenten und Verbraucher ergänzen sich zu beiderseitigem Vorteil

(S.31f)8.

Die folgenden Reaktionen laufen ebenfalls mithilfe symbiotischer Beziehungen ab.

Propionsäure (S.8)16:

Seite 10

2CH 3CH 2OH 2H 2O 2CH 3COO -2H +4H 2

4H 2CO 2CH 42H 2O

2CH 3CH 2OH CO 22CH 3COO -2H +CH 4

Buttersäure (S.8)16:

Homoacetogene Bakterien wandeln bereits entstandenen Wasserstoff und Kohlendioxid zu

Essigsäure um. Dies geschieht auf dem Acetyl-CoA-Weg. Es besteht die wieder Möglich-

keit zur ATP-Bildung.

22

Substrat Acetogene Bakterien Mögliche ProdukteButtersäure Syntrophomonas wolfei (S.28f)8 AcetatLaktat Selenomonas lactilytica12 KohlendioxidLaktat Megasphaera elsdenii12 Wasserstoff (S.10)14

Medium 13513 Acetobacterium wieringae13

Medium 68413 Syntrophobacter fumaroxidans13

Medium 78713 Acetobacterium dehalogenans13

Propionsäure Syntrophobacter wolinii8

Succinat Schwartzia succinivorans13

Tabelle 3: Übersicht über die acetogenen Bakterien sowie deren Substrate und Produkte

Die Generationszeit der acetogenen Bakterien beträgt ca. 80 - 90 Stunden (S.6)15. Die Ace-

togenese ist geschwindigkeitslimitierend (S.3)27, da durch die im Vergleich deutlich niedri-

geren Wachstumsraten das Substrat langsamer abgebaut werden kann.

2.1.4. Methanogenese

Die strikt anaeroben Methanogenen gehören zur Domäne der Archaea28. Man unterscheidet

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CH 3CH 2COO -3H 2O CH 3COO -H +HCO 3-3H 2

4H 22CO 2CH 3COO -H +2H 2O

CH 3CH 2CH 2COO -2H 2O 2CH 3COO -H +2H 2

bei den Stoffwechselwegen zwischen acetoklastischen und hydrogenotrophen Bakterien.

Die acetoklastischen setzen hauptsächlich Essigsäure zu Methan um, während die Hydro-

genotrophen Wasserstoff und CO2 zu Methan umwandeln (S.35)8. Letztere sorgen auch für

den niedrigen Wasserstoffpartialdruck, der für die Acetogenen nötig ist (S.31)8. Einige Me-

thanogene können darüber hinaus noch andere Substrate wie Formiat und Methanol zur

Methanogenese verwenden (S.37)8.


Die Reaktion der acetoklastischen Bakterien ist exergonisch.


Ebenfalls exergonisch ist die Reaktion der hydrogenotrophen Bakterien (S.18)29.

Der Energiegewinn ist bei der hydrogenotrophen Reaktion deutlich höher als bei der Ace-

toklastischen. Dennoch wird aufgrund der deutlich geringeren Wachstumsraten der hydro-

genotrophen Bakterien ca. 70 % des Methans aus Essigsäure gewonnen und nur ca. 30 %

aus Wasserstoff und Kohlendioxid (S.11)27. Da der Großteil der erzeugten Energie jedoch

im Methan gespeichert wird, bleibt den Bakterien nur wenig Energie zur Biomassebildung

(S.79)24.

Substrat Methanogene Bakterien Mögliche ProdukteH2, CO2 Methanococcus vanielii13 Methan H2, CO2 Methanocorpusculum aggregans13 KohlendioxidH2, CO2 Methanobrevibacter ruminantium11 WasserH2, CO2 Methanobacterium bryantii13

H2, CO2 und Essigsäure Methanosarcina barkeri13

Essigsäure Methanosaeta conncilii13

Tabelle 4: Übersicht über die methanogenen Bakterien sowie deren Substrate und Produkte

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CH 3COOH CH 4CO 2

4H 2CO 2CH 42H 2O

Bei den Generationszeiten der methanogenen Bakterien muss man zwischen denen der

wasserstoffverbrauchenden und der essigsäureverwertenden unterscheiden, denn während

letztere hohe Generationszeiten (ca. 90 – 100 Stunden) besitzen, haben die

wasserstoffverbrauchenden nur Generationszeiten von ca. 24 - 48 Stunden (S.20)10. Somit

ist nur die Methanogenese über Acetat geschwindigkeitslimitierend.

Die sulfatreduzierenden Bakterien stehen in Konkurrenz zu den methanogenen Bakterien,

da sie den Wasserstoff verbrauchen, den die methanogenen Bakterien ebenfalls benötigen.

Sie haben ein deutlich breiteres Nahrungsspektrum, sind Sauerstoff unempfindlicher und

zudem produzieren sie Schwefelwasserstoff, welcher auf die Methanogenen toxisch wirkt

(S.49)13. Sie können dennoch für die methanogenen Bakterien von Nutzen sein, indem sie

Laktat zu Essigsäure umsetzen. Sie kommen jedoch nur in sulfatreichen Substraten vor

(S.121)19.

Bei dieser Reaktion wird die Konkurrenz um den Wasserstoff aufgezeigt (S.34)30.

In dieser Reaktion soll der theoretische Nutzen von sulfatreduzierenden Bakterien darge-

stellt werden, da sie Laktat in Essigsäure umwandeln31.

Substrat Sulfatreduzierende Bakterien Mögliche ProdukteLaktat Desulfovibrio desulfuricans19 SchwefelwasserstoffLaktat Desulfovibrio termitidis19 KohlendioxidMedium 19713 Desulfococcus multivorans13 Essigsäure13

Medium 38313 Desulfobacterium autotrophicum13

Medium 52113 Desulfomonile tiedjei13

Tabelle 5: Übersicht über die sulfatreduzierenden Bakterien sowie deren Substrate und Produkte

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4H 2SO 42-H +HS -4H 2O

SO 42 -2CH 3CHOHCOO -HS -2CH 3COO -CO 2HCO 3

-H 2O

2.2. Optimale Lebensbedingungen der Bakterien

Es wurde bereits auf die verschiedenen Phasen sowie die zugehörigen Bakterien eingegan-

gen. In diesem Teil sollen die sich von Phase zu Phase unterscheidenden Gunstfaktoren be-

schrieben werden. Des Weiteren werden diverse Stoffe, welche auf den Prozess hemmend

wirken, betrachtet.

2.2.1. Günstiges Milieu

Um optimale Wachstumsbedingungen für die Mikroorganismen zu schaffen, müssen die

folgenden Milieubedingungen beachtet werden:

– Es sollte kein Licht in den Fermenter eindringen, da es den Abbauprozess hemmt

(S.23)10.

– Es ist den anaeroben Methanogenen nur möglich, die Abbauprozesse und die Me-

thanbildung ohne jegliche Hemmung durchzuführen, wenn das Substrat ausreichend

mit Wasser aufgeschwemmt worden ist, d.h. mindestens 50 % Wasseranteil besitzt

(S.22)10.

– Die am Prozess beteiligten Bakterien sind einerseits aerob bzw. fakultativ anaerob und

andererseits obligat anaerob. Der anfangs vorhandene Sauerstoff hat mit +1780 mV ein

für die anaeroben Bakterien zu hohes Redoxpotential. Deshalb muss der Sauerstoff erst

von den aeroben Bakterien so weit verbraucht werden, bis es den anaeroben möglich

ist, zu wachsen. Dies ist erst ab einem Redoxpotential von -100 mV möglich. In Teilen

der Literatur heißt es, dass Sauerstoff tödlich auf die Anaerobier wirkt. Dies ist in der

Praxis meist nicht der Fall, da die Bakterien in einer Mischkultur mit fakultativ anae-

roben Bakterien leben und häufig auch reduzierende Stoffe mit einem niedrigen

Redoxpotential vorhanden sind (S.22)10.

2.2.4. Temperaturoptima

Die Höhe der Temperatur ist entscheidend für die Geschwindigkeit des Abbauprozesses

und den Methananteil (S.9)16. Die Bakterien der ersten beiden Phasen erreichen ihr Wachs-

tumsoptimum zwischen 25 – 35 °C (S.8)15. Die methanogenen Bakterien gliedern sich in

verschiedene Stämme mit unterschiedlichen Temperaturoptima:

- im psychrophilen Temperaturbereich (20 °C bis 25 °C)

- im mesophilen Temperaturbereich (33 °C bis 37 °C)

Seite 14

- im thermophilen Temperaturbereich (50 °C bis 65 °C) (S.10)16

In der Praxis lassen sich meist nur Anlagen mit mesophilen Bakterien und selten mit ther-

mophilen oder psychrophilen (S.5)32 Bakterien finden, denn mesophile Bakterien sind

Temperaturschwankungen gegenüber weniger empfindlich (siehe Abb.3).

Weiterhin lässt sich Abb. 3 entnehmen, dass die thermophilen Bakterien eine höhere Akti-

vität und auch eine höhere Substratumsatzrate besitzen als die Bakterien im mesophilen

Temperaturbereich. Dies ist auf die Thermodynamik zurückzuführen (S.10)16, denn es gilt:

Je wärmer ein Atom ist, desto schneller bewegt es sich. Dadurch beschleunigt sich die Ver-

teilung der Produkte der einzelnen Phasen. Die erzeugte Gasmenge und ihr Methananteil

sind in jedem Temperaturbereich unterschiedlich.

2.2.5. pH-Wert

Der pH-Wert ist wie die Temperatur ein entscheidender Parameter für das Wachstum der

Bakterien (S.24)10. Die pH-Optima unterscheiden sich ebenfalls in den einzelnen Phasen:

– Hydrolyse (5,3 – 6,8)

– Acidogenese (5,3 – 6,8)

– Acetogenese (6)

– Methanogenese (7) (S.9)33

In der Praxis wird ein pH-Wert von 7 gewählt, da die Substratumsetzung der Methanoge-

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Abbildung 3: Temperaturoptima mesophiler und thermophiler Bakterien

nen (S.16)14 unter einem pH-Wert von 6,6 stark gehemmt wird (S.11)16, aber die Bakterien

der ersten beiden Phasen dennoch arbeiten. Wenn der pH-Wert unter 6,6 fällt, werden die

aus der Versäuerungsphase angelieferten Substrate (Essig- und Propionsäure) nicht mehr

vollständig abgebaut, was zu einem weiteren Absinken des pH-Wertes führt und schließ-

lich zur Einstellung der Tätigkeit der Methanogenen (S.32f)16. Um ein solches Absinken

des pH-Wertes zu verhindern, gibt es Säurepuffer (S.47)34.

Carbonatpuffer verhindern ein Absinken, indem sie H+-Ionen ab einem bestimmten pH-

Wert freisetzen. Ammoniakpuffer verhindern ein Ansteigen des pH-Wertes indem sie H+-

Ionen aufnehmen, um dann gasförmig dem Fermenter zu entweichen (S.24f)10.

2.2.6. Hemmstoffe

Es gibt diverse Stoffe bzw. Gase, die auf Bakterien hemmend oder toxisch wirken können.

In diesem Zusammenhang wurde bereits die giftige Wirkung des Sauerstoffes und des

Schwefelwasserstoffes auf die Methanogenen erwähnt, sofern die Konzentrationen hoch

genug sind. Eine negative Beeinträchtigung der bakteriellen Enzyme erfolgt durch Schwer-

metalle (z. B.: Blei, Cadmium, Chrom und Kupfer) (S.29)6. Diese wirken nur in Wasser ge-

löst hemmend bzw. toxisch (S.31)10. Schwermetalle können jedoch mit Schwefelwasser-

stoff Metallsulfide bilden, wodurch sie ausgefällt und unwirksam werden (S.31)10.

Ammoniak, das während des Abbauprozesses gebildet wird, ist ein Zellgift, das die Mikro-

organismen tötet und dadurch die Stoffwechselprozesse zum Erliegen bringt (S.29)6.

2.3. Substrate

In Biogasanlagen werden meist landwirtschaftliche Abfälle wie z. B.: Gülle, NaWaRos

(nachwachsende Rohstoffe, wie Mais, Getreide usw.), Schlachtabfälle etc. als Substrate

verwendet.

Das Substrat muss bestimmte Eigenschaften aufweisen, damit ein Optimum bezüglich der

Biogasproduktion und Qualität erreicht werden kann. Eine davon ist das Verhältnis von

Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor (C:N:P) zueinander, da dieses entscheidend für die

Stoffwechselvorgänge der Mikroorganismen ist. Das optimale Verhältnis liegt etwa zwi-

schen 75:5:1 und 125:5:1 (S.25)10. Um ein solches Verhältnis zu erreichen, müssen die un-

terschiedlichen Substrate in den notwendigen Relationen zusammengemischt werden. Da-

bei muss auch der TS-Gehalt (Trockensubstanz Gehalt) beachtet werden, da es zu einer

Seite 16

deutlich geringeren Gasausbeute führt, falls der Wasseranteil zu groß ist (TS-Gehalt unter 5

% bei Nassfermentierung) (S.12)35. Doch gilt es ebenfalls einen zu hohen TS-Gehalt (über

40 % TS-Gehalt bei Trockenfermentierung) im Substrat zu vermeiden, da sich die Bewe-

gungsfreiheit der Bakterien einschränkt, wodurch sie erheblich weniger Substrat umsetzen

können (S.31)6. Gleichzeitig wird auch der Grad der von den Mikroorganismen benötigten

Feuchtigkeit derartig verringert, dass es zu einem Abbruch des Gärprozesses führen kann.

Generell gilt, dass zerkleinertes Substrat besser ist (S.35)6, da es schneller abgebaut werden

kann, weil sich die Angriffsfläche für Enzyme vergrößert und darin weniger Sauerstoff ent-

halten ist. Es sollte in gleichmäßigen kurzen Abständen in den Fermenter eingebracht wer-

den, um eine Auskühlung des Faulraumes und eine Überfütterung der Bakterien zu vermei-

den (S.21)36.

2.4. Anlagetypen

Es gibt im Vergleich zu anderen regenerativen Energiequellen eine Vielzahl von Systemen

und Anlagen. Die Wahl der Anlage ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Im Fol-

gendem wird auf die gebräuchlichsten Anlagentypen und Verfahrensweisen eingegangen.

2.4.1. Darstellung der Wirkungsweise einer Biogasanlage

Seite 17

Die anfallende Gülle wird in einer Vorgrube gesammelt und mit weiteren organischen

Stoffen als Substrat in den Fermenter gefüllt (Abb. 7). Beim sogenannten „Durchfluss“ ist

die Menge an Substrat die in den Gärtank gegeben wird, stets dieselbe die den Gärtank

verlässt. Das Substrat fließt in das Gärrückstandslager ab und wird dort bis zum

Ausbringen auf die Felder oder bis zur Deponierung gelagert. Die Biomasse im Fermenter

wird mithilfe einer Rührmaschine durchmischt und beheizt, wenn beispielsweise die

Außentemperaturen zu niedrig sind. Die Gasproduktion und somit auch die Gärung laufen

konstant ab. Das dabei freigesetzte Methangas wird abgesaugt und entschwefelt. Nach der

Entschwefelung wird das Gas entweder gespeichert oder verbrannt. Bei einer Verbrennung

in einem Block-Heiz-Kraftwerk (BHKW) entsteht nicht nur Strom, der für den Ei-

genbedarf bzw. für eine Einspeisung ins Stromnetz verwendet werden kann, sondern auch

Wärmeenergie, die zur Beheizung der vorhandenen Gebäude und des Biogasreaktors be-

nutzt werden kann.

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Abbildung 7: Schema einer Biogasanlage (einstufiges Durchflussverfahren)

2.4.2. Verfahrensweisen

Die unterschiedlichen Verfahrensweisen orientieren sich an dem zur Verfügung stehendem

Substrat, nach deren Eigenschaften sie sich richten.

2.4.2.1. Trennung der Prozesse

Im einstufigen Verfahren finden alle Abbauprozesse in einem Fermenter statt, d.h. die Pro-

zesse sind weder räumlich noch zeitlich voneinander getrennt. Dies hat für das Rohbiogas

zur Folge, dass ein Mischgas entsteht. Das ist zugleich auch einer der Vorteile des zweistu-

figen Verfahrens, denn das hauptsächlich in den ersten beiden Phasen entstandene CO2 ge-

langt nicht in das Rohbiogas, da es erst im zweiten Behälter entsteht.

Im zweistufigen Verfahren finden die Hydrolyse und die Acidogenese getrennt von der

Acetogenese und der Methanogenese statt. Dazu wird für jede Phase ein eigener Fermenter

verwendet. Das zweistufige Verfahren wird bei schnell abbaubaren Substraten angewendet,

da dadurch eine Übersäuerung der Methanogenen vermieden werden kann (S.25f)6. Es hat

sich das einstufige Verfahren durchgesetzt, da die Baukosten deutlich geringer sind37.

2.4.2.2 Trockensubstanz-Gehalte

Die Vergärungsverfahren unterscheiden sich durch den Trockensubstanz-Gehalt des

eingesetzten Substrats. Im Wesentlichen gibt es Substrate mit ca. 10 – 12 % oder mit ca. 25

– 60 % TS-Gehalt (S.12)38. Setzt man letzteres, leicht stapelbares, Substrat vornehmlich

ein, kommt es zur sogenannten Feststoffvergärung. Weitaus häufiger wird jedoch ein

wesentlich feuchteres, pumpfähiges Substrat verwendet, sodass eine „nasse Vergärung“

stattfindet. Beim Nassgärungsverfahren wird im Gegensatz zum Feststoffverfahren

hauptsächlich die in landwirtschaftlichen Betrieben anfallende Gülle eingesetzt. Es wird

nahezu ausschließlich das Durchflussverfahren (siehe 2.4.1.3.) eingesetzt, hierbei wird der

Biogasreaktor stets optimal ausgelastet, wodurch eine kontinuierliche Gasproduktion

gewährleistet ist.

Bei der Feststoffvergärung wird feststoffartige, trockene Biomasse vergoren. Landwirte

ohne Viehbetrieb nutzen dieses Verfahren, da ihnen keine Gülle als Substrat zu Verfügung

steht. Im Fermenter wird das trockene Substrat mit Perkolat (Wasser mit allen benötigten

Bakterien) getränkt (S.26)39. Eine Durchmischung der Biomasse ist während des

Gärvorganges nicht erforderlich, da durch das beigefügte Wasser ein Stoffaustausch durch

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passive Diffusion im Fermenter gewährleistet wird. Dadurch ist die „trockene Vergärung“

weniger arbeitsintensiv. Zudem ist die stapelbare Biomasse leichter zu handhaben,

während das flüssige Substrat bei der Nassvergärung durch Rohre gepumpt werden muss.

Auf Abbildung 4 ist noch einmal die Untergliederung der einzelnen Verfahren zu sehen.

2.4.2.3. Art der Beschickung

Man unterscheidet zwischen der

kontinuierlichen und der

diskontinuierlichen Beschickung.

Die diskontinuierliche Beschickung,

bei der das Substrat einmalig in den

Fermenter gefüllt wird und dort die

gesamte Verweilzeit bleibt, wird

hier anhand des Batch-Verfahrens

beschrieben (siehe Abb. 5). Bei

diesem wird der Fermenter kom-

plett befüllt und luftdicht verschlos-

sen (Abb. 5, Phase 1), das neugebil-

dete Biogas wird kontinuierlich ab-

Seite 20

Abbildung 4: Schematische Übersicht über die Biogasverfahren

Abbildung 5 : Funktionsschema des Batch-Verfahrens

gesaugt. Das Substrat bleibt dort bis an das Ende der Verweilzeit (Abb. 5, Phase 2). Dabei

ist wichtig, dass kein weiteres Substrat hinzugefügt wird. Während des Faulprozesses wird

der Vorbehälter wieder langsam mit frischem Substrat befüllt. Das bereits vergorene

Substrat wird auf den Feldern ausgebracht oder deponiert. Nach dem Entleeren des Fer-

menters wird ein wenig Substrat zum Animpfen der nächsten Charge mit Bakterien zurück-

gelassen (Abb. 5 Phase 3). Die Gasproduktion setzt nach der Füllung langsam ein und

nimmt nach erreichen eines Maximums wieder ab. Die diskontinuierliche Beschickung

kommt meist bei dem Feststoffverfahren zum Einsatz. Es ist nach jedem Zyklus möglich,

die Anlage zu warten, jedoch ist die Gasproduktion ungleichmäßig. Es muss teilweise ein

erheblicher Anteil als Impfmasse im Fermenter zurückbleiben (S.70f)10.

Das einfachste Verfahren der kontinuierlichen Beschickung ist das Durchflussverfahren

(siehe Abb. 6).

Beim Durchfluss-Verfahren ist der Fermenter andauernd gefüllt, d.h. die gleiche Menge an

Substrat, die hinzugefügt wird, verlässt den Fermenter. Durch permanente Verfaulung und

Beschickung wird eine konstante Gasproduktion gewährleistet. Diese Tatsache erschwert

jedoch Reparaturen und Wartung erheblich bzw. macht sie unmöglich (S.59)35.

2.5. Aufbereitung des Biogases

Das gespeicherte Biogas ist noch unrein bzw. unbehandelt und wird „Rohbiogas“ genannt,

da das Methan durch CO2, H2S und andere Gasbegleitstoffe verdünnt wird. Diese Stoffe

(siehe Abb. 8), insbesondere Schwefelwasserstoff, müssen herausgefiltert werden, da die-

ser zu Schwefelsäurebildung neigt und dies bei einer Nutzung des Biogases die Geräte

schädige (S.97)6.

Seite 21

Abbildung 6: Funktionsschema des Durchfluss-Verfahrens

2.5.1. Reinigung des Rohbiogases

Zur Reinigung gehört einmal das Herausfiltern von Schwefelwasserstoff aber auch die

Trocknung. Bei letzterem wird dem Rohgas der enthaltene Wasserdampf entzogen, um eine

Reaktion mit CO2, H2S und O2 zu verhindern. Außerdem sind diese Verfahren absolut

sorgfältig durchzuführen, wenn man ein den heutigen Standards entsprechendes Biogas

produzieren will, das mit Erdgas in Konkurrenz treten kann.

2.5.1.1. Entschwefelung

Grundsätzlich gibt es 3 verschiedene Wege, das Rohbiogas zu entschwefeln. Den ersten

Weg stellt das biologische Verfahren dar. Hier wird mithilfe von Schwefelbakterien

(Thiobacillus und Sulfolobus) H2S oxidiert. Die Bakterien setzen Sauerstoff und

Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel und Wasser um. Dieses Verfahren dient nur

der Grobentschwefelung, d.h. das Gas kann zwar in Motoren genutzt werden, jedoch ist

eine Einspeisung in das Erdgasnetz nicht denkbar. Der Prozess kann dem Fermenter

nachgeschaltet sein, aber auch in diesem stattfinden. (S.27)36

Das adsorptive Verfahren wäre die zweite Möglichkeit. Dabei findet eine Adsorption des

Schwefelwasserstoffes z.B. an Eisen(III)-oxid, Eisen(III)-hydroxid oder Zinkoxid statt.

Das Rohbiogas wird durch einen dem Fermenter nachgeschalteten Behälter geleitet, in dem

die Eisen- und Zinkoxide in Form von Pellets mit Schwefelwasserstoff zu Eisen- bzw.

Zinksulfiden und Wasser reagieren. Die Vorteile der adsorptiven Reinigung sind die gerin-

gen Anschaffungskosten und der hohe Reinheitsgrad des Biogases. Hier müssen jedoch die

Oxide je nach im Rohbiogas enthaltenem H2S Anteil häufig ausgetauscht und entsorgt wer-

den. Dies erhöht die Betriebskosten deutlich. (S.32)36

Die letzte Möglichkeit besteht darin, schwefelbindendende Stoffe wie FeCl2 während des

Gärprozesses in den Fermenter zu geben, um S2--Ionen zu binden und dadurch die Bildung

von Schwefelwasserstoff zu unterbinden. Aufgrund der benötigten großen Mengen sind die

Betriebskosten hoch. Zusätzlich ergeben sich ökologische Probleme für die Böden, wenn

der Gärrest mit dem darin enthaltenen Eisensulfid ausgebracht wird. (S.27)36

2.5.1.2. Trocknung

Eine Entfeuchtung des nahezu 100 % mit Wasserdampf gesättigten Rohgases findet meist

durch Kühlung statt. Die sogenannte Kondensationstrocknung basiert auf der Kondensati-

Seite 22

onseigenschaft des Gases, d.h. ab einem Taupunkt (ca. 0,5 bis 5 °C) kondensiert hauptsäch-

lich Wasserdampf an den gekühlten Rohrinnenwänden. Das Kondensat läuft dann entweder

zurück in den Fermenter oder wird in einem Auffangbehälter gesammelt. Dieses Verfahren

ist eines der wirtschaftlichsten, da es nur eine Kältemaschine benötigt (S.122f)10.

2.5.2. Methananreicherung

Eine Methananreicherung ist nur notwendig, wenn das Biogas in das Erdgasnetz einge-

speist werden soll. Es sind verschiedenste Verfahren möglich. Aus diesen wurde das

Druckwechseladsorptionsverfahren (engl. Pressure Swing Adsorption; kurz PSA) ausge-

wählt, da es häufig angewendet und technisch ausgereift ist. Bei der Anreicherung geht es

darum, den CO2 Gehalt zu minimieren, um dadurch dem Biogas einen möglichst hohen

Brennwert zu geben. Um dies zu erreichen, wird in PSA-Anlagen das Rohbiogas unter ho-

hem Druck durch Kohlenstoffmolekularsiebe geleitet. CO2 und andere Gase (N2,H2O,O2)

werden deutlich schneller und stärker als Methan an die Kohlenstoffmolekularsieben ge-

bunden, dadurch wird im gefilterten Gas ein Methananteil von rund 98 % erreicht. Sobald

ein Molekularsieb nahezu gesättigt ist, wird kein Rohbiogas mehr hindurchgeleitet. Die

adsorbierten Gase werden unter niedrigerem Druck mithilfe einer Vakuumpumpe

vollständig aus dem Molekularsieb entfernt und aufgrund des noch enthaltenen Methans

zurück zu dem restlichen Rohbiogas geleitet. Das Druckwechseladsorptionsverfahren ist

im Vergleich zu anderen relativ einfach, stromsparend und verringert nicht nur den CO2

Anteil. Die erzeugte Methanausbeute ist nur durchschnittlich, da im zurückgeführten

Rohbiogas immer noch Methan enthalten ist (121ff)36.

2.6. Endprodukte

Am Ende des Herstellungsprozesses stehen zwei weiter verwertbare Erzeugnisse: das Bio-

gas und der Gärrest.

2.6.1. Biogas

Das primäre Produkt ist Biogas. Hier muss besonders auf die Qualität des Biogases und die

Gasausbeute geachtet werden.

Seite 23

2.6.1.1. Biogasqualität

Die Biogasqualität wird über den jeweiligen Heizwert bestimmt. Außerdem hängt sie von

drei Größen ab: dem Prozentsatz des Methan-, Schwefelwasserstoff- (S.191)6 und Kohlen-

dioxidanteils. Letzterer ist für die Verbrennung nutzlos und verdünnt das Biogas, wodurch

unnötige Kosten bei der Gasspeicherung entstehen. Methan ist die wesentliche

Brennkomponente im Biogas, weshalb darauf zu achten ist, dass schon im Rohbiogas der

Methananteil möglichst groß ist. Der Schwefelwasserstoffanteil ist aus den genannten

Gründen (siehe 2.5.) zu minimieren. Aber auch die anderen nicht genannten Bestandteile

(siehe Abb. 8) sollten herausgefiltert werden (S.13)40, um die Reinheit des Biogases zu

erhöhen. In Abbildung 9 ist ein Vergleich zwischen Rohbiogas und Erdgas dargestellt.

Rohbiogas (60 % Methan) hat einen deutlich geringeren Heizwert als Erdgas. Dafür besitzt

es nicht nur eine höhere Zündtemperatur (700°C), sondern es vermischt sich auch schneller

mit der Luft (S.126)10, wodurch die Explosionsgefahr abermals sinkt. Nachdem das Roh-

Seite 24

Abbildung 8: Zusammensetzung von Rohbiogas

Abbildung 9: Vergleich von Rohbiogas mit Erdgas

biogas durch die beschriebenen Verfahren aufbereitet wurde, hat es den gleichen Heizwert

wie Erdgas. Es sind erhebliche Investitionen mit diesem Verfahren verbunden, weshalb sie

nicht häufig zum Einsatz kommen.

2.6.1.2. Biogasausbeute

Die Ausbeute wird im Wesentlichen von dem verwendeten Substrat, der Temperatur und

Verweilzeit im Fermenter bestimmt. Auf Tabelle 7 sind einige Substrate, deren Biogaserträ-

ge, TS- und Methangehalte aufgelistet (S.102)36.

Substrat TS

[%]

oTS

[% TS]

Biogasertrag

[m3/t Futtermittel]

Methangehalt

[Vol-%]Rindergülle 8-11 75-82 20-30 60Hühnermist 32 63-80 62-80 60Maissilage 20-35 85-95 170-200 50-55Grassilage 25-50 70-95 170-200 54-55Biotonne 40-75 50-70 80-120 58-65

Fett 2-70 75-93 11-450 60-72

Tabelle 7: Substratspezifische Biogaserträge (S.104)36

Bei den aufgeführten Substraten gilt es besonders den oTS-Gehalt (Anteil an organischer

Trockensubstanz im TS-Gehalt) zu beachten, da es die Hauptquelle für die Kohlenstoff-

komponente des Methans ist, wodurch sich der oTS-Gehalt durch die Fermentierung auch

am stärksten minimiert. Je nach Zusammensetzung des Substrats (komplexere oder einfa-

che Verbindungen) können die Bakterien dieses mehr oder weniger schnell zu Methan um-

wandeln (S.154)6.

Seite 25

In Abb. 10 sind die Abbaukurven der beteiligten methanogenen Bakterienstämme und ih-

ren Temperaturoptima aufgelistet (siehe 2.2.2.). Dabei setzen die thermo- und mesophilen

Bakterien das Substrat in relativ kürzerer Zeit als die psychrophilen zu Methan um. Also

führen höhere Temperaturen zu gesteigerten Umsatzraten, wobei eine geringere Verweilzeit

des Substrats im Fermenter nötig ist. Dies basiert auf dem Prinzip der Thermodynamik

(siehe 2.2.4.) (S.10)16. Doch um eine gewinnbringende Methanausbeute zu erzielen, muss

die Relation zwischen Durchsatz und Verweildauer beachtet werden, da sonst das Substrat

unzureichend abgebaut den Fermenter verlässt.

Um die Biogasausbeute zu maximieren, müssen also die Faktoren Anteil organischer Tro-

ckensubstanz, Temperaturoptima der eingesetzten Mikroorganismen und Verweilzeit des

Substrats berücksichtigt werden.

2.6.2. Gärrest

Die Rückstände des Gärprozesses, auch Faulschlamm genannt, besitzen im Wesentlichen

die gleiche Zusammensetzung wie das ursprüngliche Substrat, haben aber durch die Bil-

dung von CO2 und CH4 Kohlenstoff verloren. Dadurch fehlen dem Gärrest ca. 20-80 % des

Anteils an organischer Trockensubstanz.

Seite 26

Abbildung 10: Temperaturabhängigkeit der Gasmenge und Methanausbeute (S.14)14

Der Gärest zeichnet sich im Vergleich zum nicht fermentierten Faulschlamm der Landwirt-

schaft dadurch aus, dass sich die Geruchsintensität verringert, weil die unangenehm rie-

chenden organischen Fettsäuren reduziert werden. Normalerweise würde der im Freien ge-

lagerten Gülle mit der Zeit Nährstoffe durch Auswaschung und Verdunstung entweichen.

Beim Gärrest bleiben die fürs pflanzliche Wachstum wichtigen Stoffe wie Phosphor

enthalten. Zudem werden pathogene Erreger während des Abbauprozesses abgetötet

(S.154ff)6.

Jedoch eignet sich der Faulschlamm nur bedingt als Dünger, da er durch die Beschickung

mit bestimmten Substraten, die Schwermetalle wie z.B. Cadmium, Blei oder Quecksilber

enthalten können, belastet sein kann. Dadurch unterliegt der Faulschlamm dem Abfallrecht

und der Düngemittelverordnung und muss in deponiert werden. Wenn ausschließlich

NaWaRos als Substrat eingesetzt werden, kommt es nicht zu derartigen Problemen

(S.67)10.

3. Anwendungsmöglichkeiten

Normalerweise gibt es zwei Möglichkeiten für eine gewinnbringende Verwendung. Für

eine Einspeisung in das Erdgasnetz muss das Biogas eine Methanreinheit von mindestens

96 % aufweisen (S.60)36. Zudem darf der Sauerstoffanteil die 0,5 % und der

Spurengasanteil die 5 % nicht überschreiten (S.129)10. Um es einzuspeisen muss das Gas

zuerst verdichtet und dann durch entsprechende Leitungen vom Produktionsstandort zum

öffentlichen Erdgasnetz geleitet werden (S.16)36. Aufgrund der Anschaffungskosten für die

Gasaufbereitung und die benötigten Leitungen findet eine Biogaseinspeisung selten statt

(S.129)10.

Die zweite Möglichkeit stellt die Verbrennung in einem BHKW dar. Ein BHKW setzt auf

das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, d.h. das Biogas wird in einem für Gas umfunktio-

niertem Otto- oder Zündstrahlmotor verbrannt, welcher an einen Generator angeschlossen

ist der Strom produziert. Die Temperatur der Abgase wird dazu genutzt, Wasser zu erhit-

zen. Die Wärmeenergie kann zum Beheizen des eigenen Hauses, der Ställe und/oder des

Biogasreaktors verwendet werden. Der Strom hingegen kann entweder ebenfalls für den

Eigenbedarf verwendet werden und/oder ins Stromnetz gespeist werden. Der eingespeiste

Strom muss per Gesetz vom zuständigem Netzbetreiber abgenommen und zu gesetzlich

festgeschriebenen Sätzen bezahlt werden.

Seite 27

4. Zukunftschancen

Die Nachfrage nach Biogasanlagen wird in nächster Zeit ansteigen (siehe Abb. 11), da die

Preise für Strom und Rohstoffe aufgrund deren Verknappung zunehmen. Die Abhängigkeit

von Importen fossiler Brennstoffe bringt für ein Land nicht nur finanzielle, sondern auch

politische Probleme mit sich. Andere regenerative Energiequellen werden sich jedoch auf

lange Zeit gesehen durchsetzen, da sie höhere Wirkungsgrade besitzen und weniger Fläche

und Arbeitsaufwand benötigen. Methan ist 22-mal41 so schädlich für das Klima ist wie

CO2, falls Gas aus den Anlagen austritt. Andere alternative Energiequellen sind

umweltverträglicher. Biogasanlagen sind zudem von meist landwirtschaftlichen Rohstoffen

abhängig, d.h. wenn beispielsweise die Rohstoffpreise aufgrund der allgemeinen

Nachfrage bzw. eines Rohstoffmangels (Dürre/ Hitzewelle) drastisch ansteigen, wird die

industrielle Herstellung von Biogas unrentabel. Der Anteil, den Biogas schon heute zur

Gesamtenergie beiträgt, ist im Vergleich zu den restlichen erneuerbaren Energien

beträchtlich (siehe Abb. 12).

5. Literaturverzeichnis

1 Der Erfinder: Das Leben von Alessandro Volta

Unbekannter Verfasser

Seite 28

Abbildung 12: Energiehaushalt in Deutschland von 2005 nach Energieträgern

36

22.7

12.9

12.5

11.2

2.4

2.2

ÖlGasSteinkohleKernenergieBraunkohleErneuerbare EnergienBiogas

Abbildung 11: Anzahl der Biogasanla-gen in Deutschland

1992 1997 2000 2002 20070

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Spalte 1

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Biogas Praxis - Grundlagen - Planung - Anlagenbau - Beispiele - Wirtschaftlichkeit

Eder, B., Schulz, H.

4. Verbesserte Auflage 2007

Ökobuch Verlag

S.70


Gaserzeugung und -verwetung

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Gaserzeugung und -verwetung

Jäkel, K., Mau, S.


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Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

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Biogasnutzung in Deutschland – Entwicklung


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Seite 37

Biogasnutzung in Deutschland – Entwicklung


Erneuerbare Energie


http://de.wikipedia.org/wiki/Erneuerbare_Energie


6. Erklärung

Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe

verfasst und keine anderen als die im Literaturverzeichnis angegebenen Hilfsmittel ver-

wendet habe.

Seite 38

Insbesondere versichere ich, dass ich alle wörtlichen und sinngemäßen Übernahmen aus

anderen Werken und Quellen als solche kenntlich gemacht habe.

München, den

Unterschrift

Seite 39

Facharbeit Biogas

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