Kurs:Rohstoffe III: Kohlenwasserstoffe/Biogas
Biogas ist ein brennbares, aus natürlichem Abbau organischer Substanz entstandenes Gas, welches einen hohen Methananteil aufweist und somit zur Energieerzeugung dient. Die vorherrschenden Entstehungsbedingungen sind anoxisch. Für die Herstellung werden neben Gülle, Stallmist und Energiepflanzen (Mais, Roggen, Zuckerrüben) auch organische Reststoffe verwendet (z.B. Rasenschnitt, Speisereste, etc.). [1] Die Methode der Energiegewinnung ist an sich nahezu CO2 neutral, da es vorher in der Atmosphäre bereits vorhanden war. [2]
Chemische Prozesse bei der Entstehung
[Bearbeiten]Die Biogasproduktion wird in vier Stufen gegliedert. Zuerst findet die Verflüssigungsphase (Hydrolyse) statt. Mithilfe von Exoenzymen sollen langkettige, organische Verbingungen, wie Fette und Proteine, aufgespalten und somit in einfache organische Verbindungen (Aminosäure, Zucker) umgewandelt werden. Die nächste Phase ist die sogenannte Versäuerungsphase, oder auch Acidogenese. Durch säurebildende Bakterien werden die Produkte der Hydrolyse zu organischen Säuren umgebildet (Propion- und Buttersäure). Nebenprodukte dieser Umwandlung sind die Entstehung von Acetat, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid, welche besonders wichtig für die Methanbildung sind. Als dritte Phase folgt die Acetogenese (Essigsäurephase). Mittels acetogenen Bakterien werden die organischen Säuren und Alkohole zu Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Essigsäure überführt. Während der letzten Phase, der Methanbildungsphase oder Methanogenese, werden die Produkte der Essigsäurephase mithilfe von methanogenen Mikroorganismen, welche auch Archaea genannt werden, zu Methan, Wasser und Kohlenstoffdioxid umgebildet. [3]
Zusammensetzung
[Bearbeiten]Im Allgemeinen ist die Zusammensetzung von Biogas sehr unterschiedlich. Die Hauptgemengeanteile sind Methan und Kohlenstoffdioxid. Die Restmenge besteht aus anderen Stoffen wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Für die Energieerzeugung ist jedoch der Methananteil am wichtigsten, da dieses eine oxidierfähige Verbindung darstellt und somit bei der Verbrennung Energie freisetzt. Daher ist ein hoher Methananteil in den Biogasanlagen erstrebenswert.
| Inhaltsstoff | Anteil im Gas |
|---|---|
| Methan | 40 - 75 % |
| Kohlendioxid | ca. 25 - 55 % |
| Wasser (Dampf) | 0 - 10 % |
| Stickstoff | 0 - 5 % |
| Sauerstoff | 0 - 2 % |
| Wasserstoff | 0 - 1 % |
| Schwefelwasserstoff | 0 - 1 % |
| Ammoniak | 0 - 1 % |