Biogas - was ist das?
Biogas ist ein aus Biomasse und/oder biologisch abbaubaren Teilen von Abfällen mittels Gärung hergestelltes Gas.
Mögliche Herkunftsquellen sind:
- Landwirtschaftliche Stoffe; z.B.: Gräser, Mais, Rüben, Silage, Energiepflanzen sowie Rückstände aus Getreide-, Mais- und Zuckerproduktion
- Biogene Rückstände aus Industrie und Gewerbe; z.B.: Nahrungs- und Genussmittelabfälle, Abfälle aus Tierverwertungen, Abwässer
- Kommunale Abfälle; z.B.: Biotonne, Grasschnitt, Laub
- Tierische Exkremente aus der Landwirtschaft; z.B. Schweine- und Rindergülle, Pferdemist, Hühnerkot
Abbildung: Die Biogasanlage Bruck an der Leitha; Links: Mischgruben und Fermenter; Rechts: Nachgärbehälter
Die Erzeugung von Biogas erfolgt in Fermentern (Reaktoren), durch Vergärung unter Ausschluss von Sauerstoff. Hauptkomponenten sind Methan und Kohlenstoffdioxid, abhängig von Ausgangsmaterial und Prozessverhältnissen können Nebenkomponenten wie Sauerstoff, Stickstoff und Verunreinigungen durch bakterielle Zersetzung schwefelhaltiger organischer Substanzen (Schwefelwasserstoff) enthalten sein. Da in der Praxis eine Mischung vieler verschiedener Stoffgruppen als Substrat verwendet wird, unterliegt die Zusammensetzung von Rohgasen entsprechenden Schwankungsbreiten. Eine Definition von unbehandeltem Biogas anhand der Gaszusammensetzung ist daher nur in Konzentrationsbereichen möglich.
| Kenngröße | Einheit | Rohbiogas (typische Werte) |
Gasbeschaffenheit für Netzeinspeisung nach ÖVGW G31/G33 |
Gasbeschaffenheit nach Kraftstoff-VO BGBL 417-II 2004 |
|---|---|---|---|---|
| Brennwert | [kWh/Nm³] | 6,0 bis 9,3 | 10,7 bis 12,8 | 8,4 bis 13,1 |
| Wobbe-Index | [kWh/Nm³] | 6,0 bis 11,1 | 13,3 bis 15,7 | 12,1 bis 15,7 |
| Relative Dichte | [-] | 0,70 bis 1,20 | 0,55 bis 0,65 | 0,55 bis 0,70 |
| Methangehalt | [mol%] | 40 bis 80 | ≥ 97,0 (ohne H2) * | ≥ 89,5 (ohne H2) * |
| Kohlendioxidgehalt | [mol%] | 14 bis 55 | ≤ 2,0 | keine Angabe |
| Ammoniakgehalt | [mg/Nm³] | ≤ 1.000 | technisch frei | keine Angabe |
| Schwefelwasserstoffgehalt | [mg/Nm³] | ≤ 2.000 | ≤ 5,0 | keine Angabe |
| Sauerstoffgehalt | [mol%] | ≤ 2,0 | ≤ 0,5 | keine Angabe |
| Stickstoffgehalt | [mol%] | ≤ 20,0 | ≤ 5,0 | keine Angabe |
| Wassergehalt (Taupunkt) | [°C] | bis 37 bei 1 bar | ≤ -8 bei 40 bar | keine Angabe |
*...nicht direkt vorgegeben, sondern über andere, direkt vorgegebene Kenngrößen errechnet (Brennwert oder Wobbe-Index)
Diese Tabelle zeigt, dass rohes Biogas mehr oder weniger stark aufgereinigt werden muss, um ein Produktgas zu erhalten, welches in Form von Erdgassubstitut (Netzeinspeisung) oder Bio-CNG (Kraftstoff) von Nutzen sein kann. Im Wesentlichen müssen bei der Aufbereitung Kohlendioxid, Wasser, Schwefelwasserstoff und Ammoniak abgetrennt werden. Darüber hinaus können je nach Art der Biogas-Herstellungsanlage auch noch weitere artfremde Stoffe im Biogas enthalten sein. Zu diesen Stoffen zählen beispielsweise Siliziumverbindungen (Siloxane, Silane), Chlorkomponenten oder FCKWs, weitere Schwefelkomponenten wie Mercaptane oder Kohlenstoffoxidsulfid (COS) sowie feste oder flüssige Bestandteile. Auf diese Stoffe wird in den genannten Normen und Richtlinien bzw. den geltenden Technischen Prozessrichtlinien der Gasnutzungseinrichtungen eingegangen und Grenzwerte vorgegeben. Sind solche Bestandteile im zu behandelnden Rohbiogas enthalten, so sind eventuell weitergehende Aufreinigungsschritte vorzusehen.
Abbildung: Trennaufgaben bei der Aufbereitung von Biogas zur Erzeugung von Biomethan