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Biomethan aus biogenen Reststoffen

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Autor: Kathrin Mundt

Biomethan aus biogenen Reststoffen
Biogene Reststoffe fallen u.a. in der Landwirtschaft an

Das Unternehmen New Power Pack, das Forschungszentrum Jülich, Fraunhofer UMSICHT und der Fernleitungsnetzbetreiber OGE bauen im Forschungsprojekt BiRG (BioReststoffGas) eine Demonstrationsanlage mit einer Leistung von ca. 300 kg/h auf, die ca. 100 m³/h Synthesegas produziert, um die Produktion von Biomethan aus biogenen Reststoffen zu erproben. Neben der Erprobung einer dauerlastfähigen Demonstrationsanlage sollen alternative Prozessbedingungen und -varianten für eine große Anzahl von möglichen Rohstoffen und Rohstoffkombinationen erarbeitet werden. Die Anlage soll im 1. Quartal 2022 in Goldenstedt in Betrieb genommen werden.

Das Forschungsprojekt hat drei Ziele: Erstens soll das Biomethan energetisch verwertet werden, indem es in das bestehende Gasnetz eingespeist wird und fossil basiertes Erdgas ersetzt. Zweitens fällt als Nebenprodukt im Pyrolyseprozess ausschließlich Biokohle an. Biokohle ist ein begehrter Rohstoff, denn die darin gebundenen Nährstoffe erhöhen die Bodenfruchtbarkeit. Zusätzlich verbleibt diese lange Zeit im Boden und weist als Kohlenstoffspeicher eine negative Kohlenstoffdioxid-Bilanz auf. Daher wird Biokohle mit dem Ziel der Bodenverbesserung angewendet.
Drittens soll für Kommunen und landwirtschaftliche Betriebe eine Vor-Ort-Lösung für die Verwertung von biogenen Reststoffen entstehen, als Entsorgungsalternative zum bisher praktizierten, kostspieligen Transport in Regionen mit nährstoffarmen Böden.

Biogene Reststoffe als Ausgangsstoff

In Deutschland fallen jährlich große Mengen an biogenen Reststoffen aus der Landwirtschaft, den Kommunen und der Industrie an. Dazu gehören z. B. Klärschlamm, Gärreste aus Biogasanlagen, Gülle oder auch Hühnerkot, Stroh, Nussschalen, Pferde- und Putenmist. Die Nutzung und Ausbringung der drei erstgenannten Reststoffe auf landwirtschaftliche Flächen tragen zur Nitratbelastung des Grundwassers bei und sind nicht mehr uneingeschränkt in jeder Region möglich. Die Entsorgung stellt für die ansässigen landwirtschaftlichen und industriellen Betriebe sowie die Kommunen eine kostenintensive Aufgabe dar.
Es braucht eine Vor-Ort-Lösung für die lokale Verwertung als Alternative zu dem kostspieligen Transport in Regionen, deren Böden einen Mangel an Stickstoff und weiteren Nährstoffen aufweisen. Hier setzt die energetische Nutzung der biogenen Reststoffe zur Gewinnung von Erneuerbaren Energien an.

Funktionsweise der Demonstrationsanlage

Die biogenen Reststoffe werden durch eine Pyrolyse, eine Reinigungsstufe für das entstehende Rohgas, einen Wassergas-Shift-Reaktor und eine Methanisierung in Biomethan überführt. In dem Pyrolyseschritt erfolgt die Umwandlung der biogenen Reststoffe bei sehr hohen Temperaturen in Rohgas und Biokohle. Ein Teil des Rohgases wird rückgeführt und zur Befeuerung der Pyrolyse genutzt. In der Reinigungsstufe und dem Wassergas-Shift-Reaktor wird das Rohgas so konfektioniert, dass einzellige Mikroorganismen, sogenannte Archaeen, in der mikrobiellen Methanisierung unter Zugabe von Wasserstoff Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Methan umsetzen.

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