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Entfernung von Methan aus dem Schwachgas


Wie bereits erwähnt, weist das Schwachgas, welches im Zuge der Biogasaufbereitung als „Abfallstrom“ anfällt, je nach verwendeter Aufbereitungstechnologie (und deren Methanausbeute) noch einen gewissen Restgehalt an Methan auf. Nachdem Methan stark treibhauswirksam ist (höheres Treibhaus-Potential als Kohlendioxid), ist es für die Gesamtnachhaltigkeit der Biomethanproduktionskette von wesentlicher Bedeutung, dass die Methanemissionen an die Atmosphäre so gering wie möglich gehalten werden. An dieser Stelle sei erwähnt, dass in den meisten europäischen Ländern die Methanemission von Biogasanlagen gesetzlich reglementiert ist. Darüber hinaus resultieren höhere Methangehalte im Schwachgas sehr oft in höheren spezifischen Aufbereitungskosten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigt werden kann. Die Situation wird dadurch noch komplizierter, als bei den meisten Technologien ein Kompromiss aus steigenden Invest- und Betriebskosten sowie höherer Methanausbeute und damit niedrigerem Methangehalt im Schwachgas gefunden werden muss. Daraus folgt, dass in vielen Fällen die wirtschaftlichste Anlagenauslegung die ist, die einen gewissen Methangehalt im Schwachgas akzeptiert und zusätzlich eine spezielle Schwachgasnachbehandlung zur Methanentfernung vorsieht.

Die üblichste Form der Methanentfernung aus dem Schwachgas ist die Oxidation (Verbrennung) unter Freisetzung von Wärme. Diese Wärme kann als Prozesswärme direkt an die Biogasanlage geliefert werden (da diese oft einen Eigenwärmebedarf haben, der gedeckt werden muss), oder aber die Wärme kann an ein Fernwärmenetz abgegeben werden. Falls diese beiden Möglichkeiten nicht existieren, muss die Wärme durch Kühlung an die Umgebung abgegeben werden. Eine weitere Möglichkeit der Schwachgasnachbehandlung wäre die Mischung mit Rohbiogas und gemeinsame Verbrennung in einem KWK-Gasmotor. Beide genannten Möglichkeiten verlangen in jedem Fall eine sorgfältige Dimensionierung und Anlagenauslegung, da das Schwachgas einer modernen Biogasaufbereitungsanlage selten genug Methan für eine stabile Verbrennung enthält und oft eine Zudosierung von Rohbiogas oder Erdgas erfordert.

Altnernativ dazu kann das im Schwachgas enthaltene Methan durch einen Schwachgasbrenner oder eine katalytische Oxidation verbrannt werden. Eine Reihe von Herstellern bieten hier bereits schlüsselfertige Lösungen auf kommerzieller Basis an. Diese Systeme ermöglichen die stabile Verbrennung selbst bei niedrigen Methangehalten bis 3% in der Mischung mit der Verbrennungsluft. Die Behandlung von Schwachgas mit noch niedrigeren Methangehalten stellt sich dann zunehmend schwierig dar, da während der Verbrennung nicht mehr genug Energie für eine Aufrechterhaltung der Oxidationsreaktion (bei technischen Strahlungsverlusten der Anlage) geliefert wird und die Zudosierung von Rohbiogas oder Biomethan zur Stabilisierung der Verbrennung erforderlich wird. Aus diesem Grund macht es wenig Sinn, nach der Aufbereitungstechnologie mit der höchstmöglichen Methanausbeute zu suchen, da sich immer auch das Problem der Schwachgasnachbehandlung stellt. Viel wichtiger ist hier die intelligente Integration der Biogasaufbereitungsanlage in die Biogasanlage selbst sowie das Gesamtkonzept der Biomethanproduktionsstätte. Nur sehr wenige Biogasaufbereitungstechnologien mit sehr spezieller Anlagenkonfiguration weisen heute eine so hohe Methanausbeute auf, die in einem Methangehalt im Schwachgas resultieren, der gesetzlich für die direkte Abgabe an die Atmosphäre zugelassen ist.