Biogasanlagen – wie aus Abfällen Energie gewonnen wird

Zeltähnlich erheben sich die Türme der Biogasanlagen mit ihren grünen Kuppeln in der Landschaft. In ihnen wird aus biogenem Material (Substrat) Biogas hergestellt. Verarbeitet werden Speisereste, Bioabfälle, Gülle, Mist, überschüssige Agrarpflanzen und deren Reste sowie extra angebaute Energiepflanzen. Aus den unterschiedlichen Substraten wird in einem vierstufigen, nur anaerob (ohne Sauerstoff) ablaufenden Gärprozess Biogas gewonnen. Verschiedene Bakterien und Mikroorganismen verarbeiten das Substrat während der Gärung über diverse Zwischenprodukte zu Biogas, einer Mischung aus Biomethan, Kohlendioxid, Wasserdampf sowie geringen Anteilen an Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Daneben bleibt von dem Substrat nur ein wässriger Gärrest übrig, der aus schwerabbaubarem, organischem Material wie Cellulose und Holzfasern sowie anorganischen Feststoffen wie Sand und Mineralien besteht. Der Gärrest stellt einen idealen, geruchsneutralen Dünger dar. Der Ertrag an Biogas ist vom Energiegehalt des Substrats (Anteile an Kohlenhydraten, Fetten und Eiweiß) und von den Gärbedingungen abhängig, die noch weiteres Optimierungspotential bieten.

Herstellung von Biogas in Anlagen

Zur Herstellung von Biogas existieren die unterschiedlichsten Anlagenarten. Neben verschiedenen Fermenterformen, Beschickungs- und Durchmischungsarten gibt es auch Unterschiede hinsichtlich des Gärprozesses. So können alle vier Stufen der Gärung in einem einzigen Fermenter stattfinden oder auf verschiedene Fermenter aufgeteilt werden. Bezüglich des Substrats wird zwischen Nassvergärung bei überwiegend flüssigem Substrat wie Gülle und Trockenvergärung bei stapelbarem Substrat unterschieden. Das bei allen Anlagen entstehende Biogas wird meist in einem angeschlossenen Blockheizkraftwerk zur Stromgewinnung genutzt. Die dabei entstehende Abwärme wird zu Heizzwecken verwendet; wobei ungefähr 20-40% der Energie und 30-50% der Wärme für den Bedarf der Biogasanlage selbst verbraucht werden.

Bild: Biogasanlage - LianeM - Fotolia.com

Neben der Strom- und Wärmegewinnung kann Biogas nach entsprechender kostenintensiver Aufbereitung zu Biomethan auch in das Erdgasnetz eingespeist werden. Weiteres Potential bieten die Nutzung als Kraftstoff oder die Verwendung in Brennstoffzellen.

Vergleich mit anderen „sauberen“ Energien

Biogas stellt anders als Solar- und Windenergie eine kontinuierliche Energiequelle dar, die unabhängig von Umgebungseinflüssen ist und gespeichert werden kann. Verschiedene Förderungen und Boni haben den Bau von Biogasanlagen nach Inkrafttreten des EEG 2009 noch attraktiver gemacht. Die Herstellung von Biogas wird jedoch auch kontrovers diskutiert. Die gewonnene Energie ist zwar regenerativ und klimaneutral, aber für die Substratbereitstellung werden viele Hektar Anbaufläche benötigt, die in Zeiten zunehmenden Welthungers nicht mehr für die Nahrungsmittelproduktion zur Verfügung stehen.