Biogas / Ökogas – alles, was du darüber wissen musst

Definition: Biogas

Unter der Bezeichnung Biogas fasst man brennbare energiereiche Gase zusammen, die unter Sauerstoffabschluss von Mikroorganismen aus biologischen Materialien hergestellt werden. Hierzu zählen vor allem:

• Klärgas (Gas, das bei der Reinigung von Abwasser entsteht)
• Faulgas (Gas, das in der Klärschlammfaulung produziert wird)
• Deponiegas (Gas, das aus Mülldeponien austritt.

Erzeugt und aufbereitet wird das Biogas in speziellen Biogasanlagen. Man verwendet es hauptsächlich zum Heizen und für die Erzeugung von Strom. Eine große Bedeutung hat es im Zuge des Ausbaus erneuerbarer Energien.

Zusammensetzung

Die Zusammensetzung von Biogas kann je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und der Funktionsweise des Faulbehälters ganz unterschiedlich sein. In dem noch nicht aufbereiteten Gasgemisch sind in der Regel folgende Bestandteile enthalten:

• Methan (CH₄)
• Kohlenstoffdioxid (CO₂)
• Stickstoff (N₂)
• Sauerstoff (O₂)
• Schwefelwasserstoff (H₂S)
• Wasserstoff (H₂)
• Ammoniak (NH₃)

Der Hauptbestandteil des Biogases ist Methan, das mit einem Anteil von etwa 60 % darin enthalten ist. Je höher der Methananteil, desto energiereicher ist das Gas. Der im Biogas enthaltene Wasserdampf ist hingegen nicht nutzbar.

Biogas weist Ähnlichkeiten zum Erdgas auf. Im Vergleich dazu enthält es aber größere Mengen an Kohlendioxid und Wasserdampf. Oft sind darüber hinaus auch giftige Nebenprodukte enthalten. Unerwünschte Bestandteile wie Schwefelwasserstoff (H₂S) und Ammoniak (NH₃) werden in der Regel unmittelbar nach der Erzeugung abgetrennt. So entsteht zunächst Rohbiogas, dessen Methananteil deutlich geringer ist (in der Regel zwischen 50 und 75%) als bei Erdgas (über 80%). Der Heizwert liegt bei 5 – 7,5 kWh/m³.

Entstehung

Bei der Herstellung von Biogas kommen im Wesentlichen vier Arten von Ausgangsstoffen zum Einsatz: vergärbare Reststoffe wie Speisereste und Klärschlamm, Wirtschaftsdünger, nicht genutzte Pflanzenteile wie Zwischenfrüchte und Reste sowie gezielt angebaute Energiepflanzen. Je nach Ausgangsmaterial schwanken der Biogasertrag und der Methangehalt deutlich. In der nachfolgenden Tabelle aus Wikipedia findest du die Daten der wichtigsten Ausgangsstoffe zusammengefasst:

(Link zur Tabelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Biogas#Rohstoffe)

Biogas entsteht, wenn diese und andere Ausgangsstoffe ohne Sauerstoffzufuhr mikrobiell zersetzt werden. Dabei werden die in den Rohstoffen enthaltenen Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette in die Hauptprodukte Methan und Kohlenstoffdioxid umgewandelt.

Dieser Prozess verläuft im Wesentlichen in vier Stufen mit unterschiedlichen Stoffwechseltypen.

• Umwandlung polymerer Bestandteile zu niedermolekularen Stoffen (z. B. Zellulose, Lignin, Proteine)
• Umwandlung niedermolekularer Stoffe zu Alkoholen, organischen Säuren, Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Wasserstoff (H₂).
• Umwandlung von Alkoholen und organische Säuren zu Essigsäure und Wasserstoff
• Umwandlung von Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und Essigsäure zu Methan (CH₄) und Wasser

Verwendung von Biogas

Einer der Vorteile von Biogas besteht in seinen vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. Es kommt nicht nur bei der Eigennutzung in der Landwirtschaft, sondern z. B. auch als Beitrag zum Energiemix erneuerbarer Energien zum Einsatz. Das liegt vor allem daran, dass Biogas anders als andere erneuerbare Energien wie Wind und Sonne kontinuierlich verfügbar ist. Darüber hinaus lassen sich Biogas und Biomasse speichern. Damit sind sie ideal geeignet, um kurzfristige Schwankungen des Stromangebots der Wind- und Sonnenenergie abzufangen.

Die meisten Biogasanlagen werden als Grundlastkraftwerke betrieben. Das heißt, sie laufen kontinuierlich. Zur Nutzung der erhaltenen Energie kommen vor allem die folgenden Möglichkeiten zum Einsatz:

Darüber hinaus gibt es noch viele weitere Möglichkeiten zur Nutzung von Biogas. Hierzu gehören beispielsweise:

• CO₂-neutraler Treibstoff in Kraftfahrzeugmotoren
• Verwertung in Brennstoffzellen
• Einspeisung in das Erdgasnetz als Biomethan

Vor- und Nachteile von Biogas

Das Umweltministerium selbst gibt zu, dass die Erzeugung und Nutzung von Biogas noch mit einigen Problemen einhergeht. Nachteile erwachsen vor allem aus ungünstigen Lager- und Anbaukonzepten. Deshalb gehen aktuelle und künftige Bemühungen vor allem dahin, die Lagersituation zu verbessern. Es soll so wenig Methan wie möglich entweichen.

In diesem Zusammenhang weist das Ministerium auch auf die Notwendigkeit vielgliedriger Fruchtfolgen und einer an den Standort angepassten Förderung vor. Es sollen Methoden bevorzugt werden, die ökologisch vorteilhaft sind. Gleichzeitig soll die Energieeffizienz durch Techniken wie Kraft-Wärme-Kopplung erhöht werden.

Ist die Nutzung von Biogas ökologisch sinnvoll?

Diese Frage ist nicht ganz einfach zu beantworten. Grundsätzlich lässt sich erst einmal festhalten, dass Biogas seine Berechtigung hat und wichtig für die Energiewende ist. Das liegt vor allem daran, dass es anders als Wind- und Solarenergie auch bei bedecktem Himmel und Windstille erzeugt werden kann. Als weitere Vorteile werden hervorgehoben, dass die Anlagen umweltfreundlich, sauber, flexibel und effizient sind und dass der Strom problemlos gespeichert werden kann.

Dies trifft in der Realität jedoch vielerorts nicht zu. Eins der Hauptprobleme besteht darin, dass viele Felder nur für die Energiegewinnung angebaut werden, wodurch Monokulturen entstehen, die die Artenvielfalt gefährden. Hier ist vor allem Mais zu nennen. Hier gibt es keine Blüten, von denen sich Tiere ernähren können, das Gebiet scheidet als Lebensraum aus und der Regen wäscht den nackten Boden zwischen den Saatreihen aus. Dadurch werden Düngemittel wie Phosphat in Bäche, Flüsse und Seen gespült. Gleichzeitig verliert der Boden an Nährstoffen an und erodiert zusehends.

Auch wird der Nutzen für das Klima kontrovers diskutiert. So wird Biogas zwar klimaneutral verbrannt, da die Pflanzen das Kohlendioxid zuvor aus der Luft gefiltert haben, allerdings gibt es an anderer Stelle Klimabelastungen. So kostet es beispielsweise viel Energie, die notwendigen tausenden Tonnen Mais anzubauen, zu düngen, gegen Schädlingsbefall zu schützen, zu ernten, kleinzumahlen, zu vergären und die Gärreste wieder auf den Feldern zu verteilen.

Das Hauptproblem besteht also nicht so sehr in der Nutzung von Biogas als solcher, sondern in der Umsetzung der Technologie. Eine nachhaltigere Nutzung wäre beispielsweise möglich, wenn man die Felder abwechslungsreicher bebaut und sich bei der Erzeugung mehr auf landwirtschaftliche Abfälle konzentriert. Auch müssten für die Bauern neue Anreize geschaffen werden, ihre Anbauflächen abwechslungsreicher zu bewirtschaften.

Einen guten Überblick über die Thematik bietet dieser Artikel der Zeit. Vor allem im Kommentarbereich kannst du dir einen guten Überblick über die vielen Blickwinkel verschaffen.

Anbieter von Biogas im Überblick

• Lichtblick
• Sauber Energie
• Naturstrom
• Polarstern
• Greenpeace Energy

Quellen

• https://de.wikipedia.org/wiki/Biogas#Nutzung
• https://www.energie-lexikon.info/biogas.html
• http://www.daserste.de/information/wissen-…
• http://www.zeit.de/2011/29/Biogas