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Was ist Biogas?

Anaerobe Mikroorganismen erbringen große Leistungen, um organische Reststoffe oder Biomasse in ihre molekularen Bestandteile zu zerlegen und Methangas zu bilden.

Schwarzes Rohr mit der Aufschrift Biogas
aid.de

Um aus Biomasse Methangas zu bilden, ist Teamwork nötig. Unter Ausschluss von Luft und Licht übernehmen anaerobe Mikroorganismen in einem Gärbehälter diese Herkulesaufgabe. Die Ausgangsstoffe für die Gewinnung von Biogas werden aufbereitet, zerkleinert und gut dosiert dem Umbauprozess zugeführt. Dies erleichtert die Arbeit der Mikroorganismen. Je nachdem wie brauchbar die verfütterten Substrate für den Stoffwechsel der Bakterien sind, werden sie in einem ersten Schritt, der Hydrolyse, mehr oder weniger vollständig zu Zucker, Fettsäuren und Aminosäuren umgebaut.

Ohne Bakterien geht nichts

Eine zweite Gruppe von Mikroorganismen nutzt diese noch relativ komplexen Verbindungen und setzt kurzkettige organische Säuren frei. Diese wiederum werden in einer dritten Phase von „acetogenen“ Bakterien weiter zu Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid verarbeitet. Für diese Bakterien sind niedrige Wasserstoffkonzentrationen lebensnotwendig. Sie sind daher auf eine ständige Neubildung von Methan in ihrem Umgebungsmilieu angewiesen. Dabei werden Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt und Wasserstoff verbraucht. Dies geschieht in der letzten Phase des Umbauprozesses, der sogenannten Methanogenese.
 

schematische Grafik: Phasen der anaeroben Gärung
Phasen der anaeroben Gäerung, schematisch (geändert nach Mudrack & Kunst, 1994; aus aid Heft "Biogasanlagen in der Landwirtschaft")

Mikroorganismen brauchen optimale Bedingungen

Die bei der Bildung von Biogas beteiligten Mikroorganismen reagieren nicht nur empfindlich auf Sauerstoff sondern auch auf Licht und Temperaturschwankungen. Wärmegedämmte und beheizte Gärbehälter, die Fermenter, schaffen daher die nötigen Umweltbedingungen. Eine weitere Voraussetzung für den störungsfreien Ablauf der Fermentation ist außerdem eine wohldurchdachte Dosierung der Substrate. Am Ende des schrittweisen Ab- und Umbaus der Substrate entsteht ein Gasgemisch, das Biogas. Je höher der Anteil energiereicher, leicht abbaubarer Stoffe wie Stärke und Fett im Ausgangssubstrat, umso höher die Gasausbeute. Der Methananteil liegt im Durchschnitt bei 52 % kann jedoch auch bis zu 75 % betragen. Mit steigendem Methangehalt nehmen auch der Brennwert und die volumenbezogene Leistungsabgabe zu.

Autorin: Christiane Aumüller-Gruber, Bonn |

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Fragen und Antworten

Welche Substrate eignen sich für die Erzeugung von Biogas?

Rinder- sowie Schweinegülle sind die traditionellen Ausgangssubstrate für die Biogasgewinnung. Sie stabilisieren den Gärprozess, da sie ein hohes Pufferungsvermögen aufweisen. Die EEG-Novelle 2009 sollte den Einsatz von Gülle unterstützen und durch Einführung des Güllebonus fördern.

Darüber hinaus sehr gut verwertbar sind Substrate mit hohen Anteilen leicht abbaubarer Stoffe wie Fette und Stärke. Häufig kommen Abfallstoffe aus der Agro- oder Ernährungsindustrie (z. B. Backabfälle und Frittierfette) zum Einsatz. Stark zugenommen hat die Vergärung von Energiepflanzen. Dabei nimmt Mais eine Spitzenposition mit den höchsten Massenanteilen bei den Ausgangsubstraten ein.

Was passiert mit den Gärresten?

Die Gärreste werden wie Wirtschaftsdünger aus Gülle auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht. Sie dienen der Nährstoffversorgung der Kulturpflanzen. Stammen die Gärrückstände von Stoffen aus landwirtschaftlichen oder gartenbaulichen Betrieben, werden sie als Wirtschaftsdünger eingeordnet. Wurden dagegen auch andere Stoffe, wie Bioabfälle vergoren, handelt es sich um organische Düngemittel, die auch der Bioabfallverordnung unterliegen.

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