Nutzung von Biogas

Natürliche Abfälle mit einem hohen Gehalt an organischen Substanzen stellen neben der schädlichen Wirkung von chemischen Schadstoffen auch eine hohe Umweltbelastung dar. Da diese Abfälle durch organische Prozesse entstehen, können sie auch auf biologischem Wege entsorgt werden. Das Wesen der Behandlung besteht in jedem Fall darin, dass die organischen Stoffe für bestimmte Organismen als Nahrung dienen, die diese während der Stoffwechselprozesse in solche Substanzen zersetzen, die keine Gefahr mehr für die Umwelt darstellen. Der grundlegende Unterschied zwischen den Verfahren ist der, ob die am Abbau der organischen Bestandteile beteiligten Mikroorganismen unter aeroben oder anaeroben Bedingungen wirken. Unter aeroben Bedingungen wird beim Abbau als gasförmiges Stoffwechselprodukt hauptsächlich Kohlendioxid, unter anaeroben Bedingungen Methan freigesetzt. Als aerobe Abbauprozesse sind vor allem die Kompostierung und die belüftete Abwasserbehandlung bekannt. Der am Ende des Prozesses entstehende Kompost bzw. die vergärten Klärschlämme, können als wertvoller Nährstoffersatz für die Landwirtschaft Verwendung finden. Die gesamte Energiebilanz des Abbauprozesses ist negativ, da die Maschinen und Anlagen bei beiden Technologien mit einem hohen Energieaufwand betrieben werden müssen (Zerkleinern, Mischen, Sortieren, Entwässern).

Die anaeroben Abbauverfahren haben – außer einigen Fäulnisbecken in Abwasserreinigungsbetrieben – in Ungarn noch keine Verbreitung gefunden. Unter entsprechend eingestellten anaeroben Bedingungen entstehen Stoffwechselprodukte, die sich vom aeroben Abbau unterscheiden und durch deren energetische Nutzung die Energiebilanz des gesamten Systems positiv ausfällt.

Prinzip der Entstehung von Biogas

Biogas entsteht beim biologischen Abbau von organischen Substanzen unter Luftabschluss (anaerob). Der Entstehungsprozess lässt sich in zwei Phasen unterteilen: Die erste Phase ist ein fermentativer biochemischer Prozess (saure Vergärung), bei dem die Makromoleküle von organischen Substanzen abgebaut und aufgespalten werden. Der Abbau erfolgt durch säurebildende Bakterien und Pilze. In der zweiten Phase zersetzen weitere Bakteriengruppen die einfacheren Moleküle. So werden die organischen Substanzen von diesen Bakterien in lösliche Fettsäuren, Alkohol, Kohlendioxid, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff zerlegt. Das Ergebnis dieser Prozesse ist das für energetische Zwecke verwendbare Biogas.

Das Endprodukt des Prozesses ist ein Sumpfphasenferment, ein so genannter Biodung. Dieses Düngemittel kann als pflanzliche Nährstoffquelle in der Landwirtschaft genutzt werden.

Ausgangsstoffe für die Herstellung von Biogas

Geeignet sind alle von Mikroorganismen umgesetzten organischen Substanzen. Für den sicheren Betrieb ist es wichtig, dass sich die Zusammensetzung der in den Fermenter gelangenden Mischung nicht ändert, damit ein ausgeglichener mikrobiologischer Prozess garantiert werden kann. Wesentlich ist ein richtiges Kohlenstoff/ Stickstoff-Verhältnis des Nährstoffes (3/1), welches sich durch zumischen diverser Substanzen einstellen lässt. Weitere wichtige Parameter für die Reaktion sind der richtige pH- Wert (ideal ist ein pH-Wert im neutralen Bereich), die Feuchtigkeit (Trockensubstanzgehalt: 0,1–60%) und die Temperatur (30-65°C). Diese Parameter können sich in Abhängigkeit von der eingesetzten Technologie innerhalb der in den Klammern genannten Werte bewegen.

Energetische Nutzung von Biogas

Der Heizwert von 1 m³ Biogas beträgt 22 MJ, das entspricht dem Heizwert von 0,66 m³ Erdgas, 0,61 l Heizöl oder einer elektrischen Energie von 6,1 kWh. Der Einsatz von Biogas für energetische Zwecke ist bei allen Technologien möglich, in denen Erdgas oder PB-Gas zum Einsatz kommt. In KWK-Kraftwerken können ca. 40% Wärme- und 40% elektrische Energie gewonnen werden.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass das Problem der Entsorgung von Abfällen, die unbehandelt eine Umweltgefahr darstellen, mit Hilfe der anaeroben Abbauprozesse gelöst werden kann. Das Ergebnis des Verfahrens ist ein verwertbares Produkt, welches aus den gefährlichen Substanzen (Biodung, Biogas) gewonnen wird, wobei die Energiebilanz der gesamten Technologie positiv ist. Bei diesem Verfahren wird nicht auf fossile Energieträger zurückgegriffen, die erzeugte und während des Betriebes nicht verbrauchte Energie (Heißwasser, elektrischer Strom) kann sogar an andere Verbraucher weitergegeben werden. Das Gesetz über die elektrische Energie schafft dafür einen angemessenen rechtlichen und wirtschaftlichen Hintergrund. Der Magyar Villamos Művek Rt. wird die Abnahme von elektrischem Strom mit einer Leistung über 100 kW zu einem behördlichen Preis vorgeschrieben. Im Idealfall können durch den Verkauf von elektrischer Energie beträchtliche Erträge für die bisher nur mit Ausgaben verbundene Abfallentsorgung erzielt werden.

Im Sinne der dargestellten Ausführungen übernimmt unsere Firma bei der Errichtung von Biogasanlagen folgende Aufgaben:

• Zustandserfassung der Abfallbehandlung
• Erstellen einer Projektstudie für eine Biogasanlage
• Ausarbeiten von entsprechenden anaeroben Abbautechnologien
• Ausarbeitung optimaler Möglichkeiten für die Nutzung von Biogas
• Planen der gesamten Technologie
• Abwicklung der Investition
• Betrieb der fertigen Anlage

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