Biogasanlagen – Aufbau, Funktion und Effizienzsteigerung

In ländlichen Gebieten gehören die grünen Kuppeln längst zum gewohnten Bild. Doch wie genau funktionieren Biogasanlagen? Im Kern lässt sich sagen, dass in einer Biogasanlage aus organischem Material ein hochwertiger Energieträger entsteht.

Der Entstehungs-Prozess von Biogas ist prinzipiell einfach. Bioabfälle, Gülle, Festmist, Energiepflanzen – all das wird durch Mikroorganismen zersetzt. In einem anaeroben Prozess entsteht dabei Biogas. Im Detail funktioniert das Ganze so:

Konstante Temperatur ermöglicht den Gärprozess

Schritt 1: Substratmanagement
In der Vorgrube werden die Ausgangsstoffe durch Schreddern, Mahlen oder Quetschen zunächst zerkleinert. Nur so erhalten die Stoffe die notwendige Konsistenz, um später durch Mikroorganismen optimal zersetzt werden zu können.

Schritt 2: Biogasgewinnung
Der zweite Schritt erfolgt im Fermenter, dem Herzstück einer Biogasanlage. Hier herrscht eine konstante Temperatur von ca. 40°C. Die Temperatur ist ideal für Mikroorganismen, um die pflanzlichen und tierischen Stoffe abzubauen und um sich selbst zu vermehren. Der Abbauprozess erfolgt unter Ausschluss von Licht und Sauerstoff. Das Substrat wird dabei ständig verrührt. Dies wird als Gärprozess bezeichnet, der dafür sorgt, dass Fette und Carbonsäuren zu Alkoholen verstoffwechselt werden. Proteine werden zu Schwefelwasserstoff und Ammoniak abgebaut. Anschließend werden weitere Fettsäuren, Carbonsäuren und Alkohole zu Essigsäure, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid umgesetzt. Das Methan entsteht auf zweierlei Wegen:

Einerseits durch eine Reaktion aus Essigsäure, die sich aufspaltet:
CH₃COOH⟶CH₄+CO₂
andererseits aus der Reaktion von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff:
CO₂+4H₂⟶CH₄+2H₂O

Die Mikroorganismen sondern nun Gase ab, die als Blasen aus der Gärmasse emporsteigen. Das sogenannte Biogas sammelt sich in der Kuppel und kann abgeleitet werden.

Schritt 3: Gärreste verwerten
Bei der Biogas-Gewinnung bleiben Reste des Ausgangsstoffes übrig. Diese werden nun abgepumpt und weiterverarbeitet.

Schritt 4: Biogasspeicherung:
In einem Gasspeicher wird das fertig produzierte Biogas gespeichert und von dort aus zur weiteren Nutzung verteilt.

Das Biogas, das vom Gasspeicher aus in das Blockheizkraftwerk der Anlage gelangt, dient gleichermaßen zur Erzeugung von Strom und Wärme. Je optimaler die Fermentation gelungen ist, desto größer ist die Gasausbeute. Je mehr Gas, desto mehr Energie lässt sich erzeugen. Allerdings kann ein Blockheizkraftwerk nicht in einem Zuge die komplette Menge an verfügbarem Gas verarbeiten. Deshalb sind Zwischenspeicher notwendig. Darüber hinaus sind einige Biogasanlagen mit einer Aufbereitungstechnik ausgestattet, anhand derer Biogas zu Biomethan gewandelt werden kann. Und Biomethan kann in ein öffentliches Gasnetz eingespeist werden.

Zum Großteil besteht Biogas aus brennbarem Methan (CH₄). Der Gehalt an Methan schwankt – je nach Ausgangsstoff – zwischen 50 und 75 Prozent. Weitere Bestandteile sind Wasser, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid. Eine Gasreinigung (Entwässern und Entschwefeln) ist von Vorteil für eine besonders effektive Energiegewinnung.

Gärreste, die nach der Zersetzung übrigbleiben, lassen sich im Garten- und Landschaftsbau sowie in der Landwirtschaft als Düngemittel weiterverwenden. Sie sind besonders reich an humusbildenden Nährstoffen.

Optimales Zusammenspiel für höchste Effizienz

Biogasanlage vs. Sportmannschaft: Auf den ersten Blick könnten diese zwei Dinge nicht unterschiedlicher sein. Doch haben sie eine Gemeinsamkeit: Nur durch ein optimales Zusammenspiel aller Komponenten, gelingt ein reibungsloser und erfolgreicher Ablauf.

Es macht daher Sinn, sämtliche Optimierungspotenziale einer Biogasanlage im Blick zu behalten und herauszufinden, ob und wo sich Schwachstellen befinden. Einige unserer Kunden setzen auf die folgenden Produkte, um die Prozesse ihrer Biogasanlagen zu optimieren:

Kobalt-II/III-oxide 
Kobaltsulfat heptahydrat 
Mangan-II-Acetat tetrahydrat 
Natrium molybdat dihydrat 
Natrium-Wolframat dihydrat 
Nickel-II-Sulfat hexahydrat 

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