Konzepte zur Verwertung von Biogas und Biomethan

Biogas ist vielseitig nutzbar. Im Blockheizkraftwerk liefert es Strom und Wärme. Wird Biogas zu Biomethan aufbereitet, kann dieses ins Erdgasnetz eingespeist werden oder als Kraftstoff für entsprechend ausgerüstete Fahrzeuge dienen. Schließlich können die Bestandteile Methan und Kohlenstoffdioxid auch stofflich genutzt werden. Das Fraunhofer IGB unterstützt Sie bei der Umsetzung neuer Nutzungskonzepte.

Nutzung von Biomethan als Kraftstoff

Betankung
© Fraunhofer IGB / Frank Kleinbach

Mit Membranen aufgereinigtes Biogas dient als Kraftstoff für Fahrzeuge mit Erdgasantrieb.

Aufgrund seiner hohen Nettoenergieausbeute ist Biogas der wichtigste Bioenergieträger. Biogas, eine Mischung aus energetisch nutzbarem Methan und Kohlenstoffdioxid, entsteht bei der anaeroben Vergärung organischer Masse. In Verbindung mit der Kraft-Wärme-Kopplung gilt die Biogasgewinnung als Technik mit sehr hohem CO2-Vermeidungspotenzial.

Dass sich Biomethan auch im Mobilitätssektor – als Kraftstoff für entsprechend aufgerüstete Fahrzeuge eingesetzt werden kann, hat das Fraunhofer IGB im Projekt EtaMax gezeigt. In diesem Projekt wurde leicht vergärbare, lignocellulosearme nasse Biomasse – insbesondere kostengünstig anfallende Bioabfälle und Algenrestbiomasse, die keine Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln darstellen – mit einem kombinierten, modularen Verfahren unter maximaler Energiegewinnung vollständig zu Biogas umgesetzt und gleichzeitig alle Stoffkreisläufe geschlossen. Ziel ist eine Nutzung des als Fahrzeugkraftstoff aufgereinigten Biomethans für den Antrieb von CNG-Fahrzeugen (Compressed Natural Gas).

Auch in Brasilien wurde Biogas erfolgreich zur Biomethan aufbereitet und dient heute als Kraftstoff für eine betriebseigene Fahrzeugflotte. Hier wurde in einem von der Internationalen Klimaschutzinitiative (IKI) des Bundesumweltministeriums geförderten Projekt eine Anlage gebaut, um das Faulgas (Biogas) der Kläranlage im brasilianischen Franca zu Erdgasqualität aufzubereiten.  

Stoffliche Nutzung: Herstellung von Basischemikalien aus Methan und Kohlenstoffdioxid

Biogas, ein Gemisch aus Methan und CO2, kann als Substrat verwendet, um Basischemikalien oder Biopolymere wie Polyhydroxyfettsäuren herzustellen. Bei der Verwertung von Biogas kommen methanotrophe, also aerobe Mikroorganismen zum Einsatz.

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Referenzprojekte

EtaMax– Biogas aus lignocellulosearmen Abfall- und Algenreststoffen

Um die Abhängigkeit von knapper werdendem Erdöl und gleichzeitig den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid zu verringern, ist die Nutzung erneuerbarer Energien eine nachhaltige Alternative. Hier spielt die Nutzung pflanzlicher Biomasse zur Gewinnung von Bioenergie – Strom, Wärme oder Kraftstoffen – eine herausragende Rolle.

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Fahrzeugflotte in Brasilien fährt mit Biomethan der Kläranlage

Laufzeit: Februar 2009 – Dezember 2017

Durch Wachstumsbeschleunigungsgesetze des brasilianischen Staates soll die Klärtechnik in Zukunft verstärkt ausgebaut werden. Zurzeit erfährt das Biogas, welches in brasilianischen Kläranlagen gebildet wird, normalerweise keine systematische Nutzung, sondern wird in offenen Fackeln verbrannt. Mit dem Bau einer Anlage zur Aufbereitung des Faulgases zu Biomethan hat sich das geändert: Die betriebseigene Fahrzeugflotte wird mit dem aufbereiteten Gas-Kraftstoff betrieben.

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HoLaFlor – Effizienzsteigerung von Biogasanlagen

Laufzeit: Oktober 2015 – Dezember 2018

Technikumsmaßstab realisiert und mit einer Referenzanlage in herkömmlicher Verfahrensweise verglichen. Wir konnten zeigen, dass durch eine geeignete Anlagentechnik Biogasanlagen mit deutlich kürzeren Verweilzeiten realisiert und dadurch zwei- bis vierfach höhere Methanproduktivitäten erreicht werden können als im Betrieb mit herkömmlicher Verfahrensweise und langen Verweilzeiten.

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Stofflich-energetische Vollverwertung von Kulturpflanzen

Kohlenhydrate, Fette und Proteine werden zu Biogas vergoren und das nicht vergärbare Lignin wird abgetrennt und stofflich verwertet. Zudem soll Methan mittels Membranreaktoren in Gegenwart von Kohlenstoffdioxid oxidativ zu C1-Oxygenaten (Formaldehyd und Methanol) umgesetzt werden.

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