Biogas
Bakterien als fleißige Helfer
Wie enststeht Biogas?
Aber wie machen die Bakterien ihren Job, um Biogas zu produzieren? Sie stürzen sich auf Biomasse, die aus Maissilage, Gülle oder biologische Abfällen bestehen kann.
Das geschieht in einem geschlossenen Behälter, dem so genannten Fermenter oder Gärbehälter. Der Vorgang zur Herstellung von Biogas heißt Vergärung: Ohne Sauerstoff zerlegen die Bakterien die Biomasse, um für sich Energie und Nährstoffe zu gewinnen. Daher spricht man auch von anaeroben Bedingungen, unter denen Biogas gewonnen wird. Die Bakterien müssen sehr viel Biomasse umsetzen, um ihren Bedarf an Energie zu decken. Denn sie erschließen immer nur einen kleinen Teil der Energie, die in der Biomasse enthalten ist. Gut für den Menschen: Er kann als Biogas das energiereiche Methan nutzen, das bei der Vergärung zu zwei Dritteln anfällt. Daneben entstehen noch zu einem Drittel CO2 und ein paar Restgase. Diese Gase trennen sich von der vergorenen Biomasse – und lassen sich als Biogas verbrennen.
Interessant am Rande: Die anaeroben Bakterien sind erdgeschichtlich uralt. Sie entwickelten sich, als es in der Atmosphäre noch keinen Sauerstoff gab. Heute findet man sie auch im Verdauungstrakt von Wiederkäuern, einer Kuh entweichen am Tag 235 Liter Methangas. Und im Schlamm von Gewässern sind sie zu Hause, wo sie unter anaeroben Bedingungen organisches Material abbauen – dann entsteht Methan als „Sumpfgas“.
Wo lässt sich Biogas einsetzen?
Das Biogas Methan ist wegen seines hohen Energiegehalts nützlich – und lässt sich sehr unterschiedlich einsetzen:
- Blockheizkraftwerk: Dieser dezentrale Kraftwerkstyp arbeitet mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Wer es mit Biogas betreiben will, muss die Gasmischung erst trocknen und von Schwefel befreien. Das Methangas wird dann in einem Verbrennungsmotor verfeuert, der einen Generator antreibt. Sein Strom geht direkt ins Elektrizitätsnetz. Die Kraft-Wärme-Kopplung funktioniert auf diese Weise: Wärmeüberträger entziehen die Hitze, die im Abgas oder dem Kühlwasser des Motors vorhanden ist. Einen Teil davon braucht der Fermenter, damit die Bakterien optimal arbeiten. Mit der restlichen Wärme lassen sich Gebäude heizen oder ein Nahwärmenetz versorgen – ganze Dörfer können durch Biogas unabhängig von Öl oder Erdgas werden. Durch die doppelte Produktion von Strom und Wärme ist der Wirkungsgrad von KWK-Anlagen sehr hoch, er liegt in der Regel über 80 Prozent.
- Autoantrieb: Das gewonnene Methan lässt sich auch in umgerüsteten Automotoren verbrennen. In China waren schon in den 1980er Jahren Busse unterwegs, die ihr Biogas in einem Kunststoffsack auf dem Dach transportierten. Dieses Biogas kam aus einem Faulturm, der zu einer Kläranlage gehörte. Heute gibt es eine große Auswahl gasbetriebener Fahrzeuge, das erste dieser Art fuhr übrigens 1949.
- Erdgasnetz: Das Methan aus einer Biogasanlage lässt sich so aufbereiten, dass es sich nicht mehr von Erdgas unterscheidet. Anbieter von Biogas wie „LichtBlick“ oder „NaturStrom“ speisen das so gewonnene Biogas in das normale Erdgasnetz ein – als Beimischung zwischen 5 und 100 Prozent.
Doch Biogas ist nicht das einzige sinnvolle Produkt, das die Bakterien herstellen. Wichtig ist auch die vergorene Biomasse – das so genannte Gärgut. Es enthält alle entscheidenden Nährstoffe für Pflanzen, zum Beispiel Stickstoff oder Spurenelemente. Daher lässt sich das Gärgut als Düngemittel in der Landwirtschaft verwenden, der Stoffkreislauf schließt sich wieder. Und: Wer Biogas verbrennt, gibt nur so viel CO2 an die Atmosphäre ab, wie die Pflanzen vorher in ihrer Biomasse gebunden haben. Diese Technologie ist nahezu klimaneutral.
Kritk an Biogas
Kritiker von Biogas verweisen aber auf zwei negative Aspekte: Wenn Mais als Energiepflanze genutzt wird, entstehen häufig Monokulturen, die Boden und Grundwasser belasten – und zu einem Rückgang der Artenvielfalt führen. Außerdem kann es zu einer Flächenkonkurrenz zwischen Energie- und Nahrungsmittel-Pflanzen kommen – steigende Getreidepreise sind die Folge.
Ein Beitrag von Ingo Leipner