Biogas: Was ist das, wofür lässt es sich verwenden?
Was ist Biogas und wie wird es hergestellt? Welche Vor- und Nachteile hat die umweltfreundliche Energiequelle? Lässt sich das Gas für die Heizung nutzen und wie sind die Zukunftsaussichten? Dieser Ratgeber liefert Antworten.
Biogasanlage hinter einem Rapsfeld.
Foto: Panthermedia.net/LianeM
Biogas gilt als umweltfreundliche Energiequelle, da es aus organischen Abfällen und nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird. Es hilft, Treibhausgase zu reduzieren, da das Methan aus der Vergärung normalerweise in die Atmosphäre entweichen würde. Im folgenden Ratgeber erfahren Sie alles über die Vor- und Nachteile von Biogas.
Was ist Biogas?
Biogas ist ein erneuerbarer Energieträger, der durch die Vergärung von organischen Materialien entsteht. Es besteht hauptsächlich aus Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2), enthält aber auch geringe Mengen anderer Gase wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff.
Biogas kann sowohl zur Erzeugung von Wärme als auch von Strom verwendet werden. Wird es in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt, können Strom und Wärme auch gleichzeitig hergestellt werden. Das entstehende Kohlendioxid ist als Dünger in der Landwirtschaft nutzbar. Aus aufbereitetem Biogas entsteht Biomethan. Selbst die in den Biogasanlagen anfallende Abwärme kann weiterverwendet werden: Im Winter versorgt sie ganze Siedlungen und im Sommer heizt sie Freibäder.
Wie wird Biogas hergestellt? Die Grafik zeigt es.
Foto: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Wie wird Biogas hergestellt?
Die Produktion findet in sogenannten Biogasanlagen statt. Sie umfasst die folgenden Schritte:
- Organisches Material zuführen: In die Biogasanlage werden verschiedene Arten von organischen Rohstoffen eingebracht, wie zum Beispiel Gülle, Mist, Biomasse (etwa Pflanzenreste, Erntereste, Grünschnitt, Maissilage) sowie Abfälle aus der Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie oder Haushalten.
- Vorbereiten und zerkleinern: Das Material wird je nach Bedarf zerkleinert, um die Oberfläche zu vergrößern und den Abbauvorgang zu erleichtern. Manchmal geben die Betreiber der Anlagen Zusatzstoffe wie Enzyme oder weitere Bakterienkulturen hinzu, um die Dauer der Vergärung zu verkürzen oder den Prozess insgesamt zu optimieren.
- Fermentieren: Das zerkleinerte Material wird in einen abgedichteten Fermenter oder Gärbehälter gegeben, in dem letztlich die Vergärung stattfindet. Der Fermenter wird luftdicht verschlossen, um eine sauerstofffreie (anaerobe) Umgebung zu schaffen, in der Mikroorganismen, hauptsächlich Methanbildner (Methanogene), das Material abbauen.
- Vergären und Gas erzeugen: Die Mikroorganismen setzen dabei Methan, Kohlendioxid und andere Gase frei. Der Prozess läuft in mehreren Stufen ab, wobei die organischen Verbindungen schrittweise verstoffwechselt werden. Die wichtigsten Abbauprodukte sind Methan (als Hauptbestandteil des Biogases) und Kohlendioxid.
- Gas aufbereiten (optional): Je nach Verwendungszweck kann das erzeugte Biogas weiter behandelt werden. Dabei wird üblicherweise das Kohlendioxid entfernt, um Biomethan zu erzeugen. Dieses hat einen höheren Methangehalt. Es lässt sich in das Erdgasnetz einspeisen oder dient als Kraftstoff für Fahrzeuge.
Die Biogasproduktion erfordert eine sorgfältige Steuerung aller zusammenspielenden Bedingungen in der Anlage. Nur so sind eine effiziente Vergärung und eine hohe Gasausbeute gewährleistet. Faktoren wie Temperatur, pH-Wert, Verweildauer des Materials im Fermenter und Mischung der Substrate werden regelmäßig kontrolliert, um optimale Bedingungen für die Mikroorganismen zu schaffen.
Was sind die Vor- und Nachteile von Biogas?
Biogas gilt als klimafreundlicher Energieträger. Wie die meisten Dinge hat Biogas nicht nur Vorteile – diese überwiegen jedoch. Definitiv dazu gehört der umweltfreundliche Hintergrund. Biogas wird aus nachwachsenden Rohstoffen und organischen Abfällen gewonnen, was es zu einer erneuerbaren Energiequelle macht. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen trägt Biogas dazu bei, den Ausstoß von Treibhausgas zu reduzieren und die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen zu verringern. Klimafreundlich ist Biogas, weil es das bei der Vergärung von organischem Material entstehende Methan, ein Treibhausgas, als Energiequelle nutzt. Dadurch gelangt es nicht in die Umwelt, was klimaschädliche Emissionen verringert.
Biogas bietet darüber hinaus vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Es kann in Blockheizkraftwerken sowohl Wärme als auch Strom erzeugen. Als aufbereitetes Biomethan dient es als Kraftstoff. Das entstehende Kohlendioxid wird zum Dünger für die Landwirtschaft. Da für die Produktion des Biogases verschiedene organische Abfälle genutzt werden, trägt seine Herstellung dazu bei, Abfälle besser zu verwerten sowie die Mengen insgesamt zu reduzieren.
Zu den größten Nachteilen von Biogas zählt die Flächennutzung. Für den Anbau von Energiepflanzen wird Land benötigt. Dies kann zu Konkurrenz um Flächen führen, die auch für die Nahrungsmittelproduktion oder den Naturschutz nutzbar wären. Zudem hat Biogas im Vergleich zu fossilem Erdgas einen relativ niedrigen Energiegehalt. Daher müssen größere Mengen transportiert und gelagert werden, um die gleiche Energie zu gewinnen. Dafür ist eine entsprechende Infrastruktur nötig, deren Aufbau mit zusätzlichen Kosten verbunden ist. Auch erfordert es Fachkenntnisse, Biogasanlagen zu betreiben und zu warten. Die damit verbundenen technischen Herausforderungen können ebenfalls kostenintensiv sein. Zu guter Letzt ist die Produktion von Biogas von der Verfügbarkeit organischen Materials abhängig. Diese kann saisonal schwanken, was für die Betreiberinnen und Betreiber der Anlagen eine gewisse Unsicherheit mitbringt.
Verschiedene Verwendungsmöglichkeiten von Biogas.
Foto: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Lässt sich eine „normale“ Heizung mit Biogas betreiben?
Auch eine „normale“ Heizung kann in vielen Fällen mit Biogas betrieben werden. Sie können Biogas als Ersatz für Erdgas verwenden, da es ähnliche Eigenschaften aufweist. Erweiterungen oder Umrüstarbeiten sind für das Heizen mit Biogas nicht erforderlich. Da Biogas, genau wie Erdgas, hauptsächlich aus Methan besteht, kann es in allen herkömmlichen Heizungssystemen eingesetzt werden, die für Erdgas ausgelegt sind. Allerdings enthält Biogas zunächst zu wenig Methan (beziehungsweise deutlich weniger als Erdgas) – nur etwa 50 bis 75 Prozent. Deshalb muss es „gewaschen“ werden. Dabei werden CO2 und Schwefel aus dem Gas entfernt. So steigt der Methananteil auf mehr als 98 Prozent.
Es kann jedoch sein, dass Biogas in bestimmten Regionen nur begrenzt verfügbar ist. Die Infrastruktur für den Transport und die Verteilung muss vorhanden sein, damit es als Brennstoff für die eigene Heizung verwendet werden kann. In einigen Fällen kann es notwendig sein, das Biogas noch weiter aufzubereiten, um es in das bestehende Erdgasnetz einzuspeisen.
Welche Zukunft hat die Nutzung von Biogas?
Biogas hat eine vielversprechende Zukunft und wird voraussichtlich weiter an Bedeutung gewinnen. Es dient als flexible Energiequelle, die bei Bedarf Strom und Wärme erzeugen kann. Biogas ist daher eine gute Ergänzung zu anderen erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie, die wetterabhängig sind. So kann Biogas dazu beitragen, die Schwankungen im Energieangebot auszugleichen und die Versorgungslage zu verbessern.
Da sich Biogasanlagen dezentral betreiben lassen, ermöglichen sie eine lokale Versorgung. Das ist vor allem in ländlichen Gebieten vorteilhaft, wo landwirtschaftliche Abfälle oder Biomasse als Rohstoffe in größerer Menge verfügbar sind. Die dezentrale Energieerzeugung minimiert die Abhängigkeit von zentralen Stromnetzen und verbessert so die Sicherheit bei der Energieversorgung.
Trotz dieser positiven Aussichten gibt es auch Herausforderungen bei der Herstellung und Nutzung von Biogas, wie beispielsweise die Verfügbarkeit von geeigneten Substraten, den Aufbau der entsprechenden Infrastruktur und die wirtschaftliche Rentabilität.
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