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14.10.2019
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Was ist Biogas?

Biogas ist ein Gasgemisch aus Methan (40-75 %), Kohlendioxid (25-55 %) und Spurengasen (0-10 %), das aus gezielter Umwandlung von organischem Material, unter Luft- und Lichtausschluss und bei ausreichenden Temperaturen, mit Hilfe von Mikroorganismen gewonnen werden kann.

Biogas ist unter anderem Sumpfgas, Faulgas, Deponiegas, Klärgas. Im Bereich der Vergärung von Reststoffen (Abfällen) bzw. nachwachsenden Rohstoffen spricht man von Biogas. Es entsteht als Stoffwechselprodukt von Methanbakterien.

Wie wird Biogas gebildet?

Der Abbau von Biopolymeren zu Biogas und seinen einzelnen Komponenten erfolgt in vier voneinander abhängigen Schritten:

1. Hydrolyse:

Im ersten Schritt werden die wasserunlöslichen Biopolymere in monomere Grundbausteine oder in andere wasserlösliche Fragmente zerlegt. Diese Reaktionen werden durch fakultativ anaerobe Mikroorganismen katalysiert und mittels ausgeschiedenen Exoenzymen in kleine Bruchstücke zerlegt. Kohlenhydrate wie Stärke und Zellulose werden in niedere Zucker, Fette in Glycerin und höhere Fettsäuren aufgespalten. Proteine werden zuerst durch proteolytische Enzyme in Poly- und Oligopeptide und anschließend durch Peptidasen in Aminosäuren zerlegt.

2. Versäuerung:

Die Versäuerung, auch bekannt als Acidogenese, findet zeitgleich zur Hydrolyse statt. Die in der Hydrolyse entstandenen, niedermolekularen Verbindungen werden zu kurzkettigen organischen Säuren, Alkoholen, H2 und CO2 umgesetzt.

Bei diesem Umsetzungsschritt gewinnen die fakultativ anaeroben Mikroorganismen erstmals Energie. In dieser Phase werden bereits 20 % des Gesamtanteils an Essigsäure gebildet.

3. Acetogenese Phase:

In der dritten Stufe werden organische Säuren und Alkohole durch obligat H2-bildende acetogene Mikroorganismen primär zu Essigsäure, bzw. zu dem gelösten Salz (dem Acetat), H2 und CO2 umgesetzt.

4. Methanogene Phase:

Strikt anaerobe Methanbakterien bilden Methan und CO2 sowohl aus Essigsäure (zu ca. 70 %) als auch durch Reduktion von CO2 mit H2 (ca. 30 %).
Diese Reaktionen dienen den Methanbildnern als Energiequelle.

Woraus wird Biogas gebildet?

Zu den einsetzbaren Rohstoffen zählen biogene Substrate wie z.B. Gülle, Jauche, Mist, Mais, Gras, Sonnenblumen aber auch Bioabfälle, Speisereste, Schlachtabfälle, Gemüse-, Obstabfälle, etc.

Wie wird Biogas verwertet?

Die energetischen Verwertungsmöglichkeiten von Biogas sind vielfältig. Neben der herkömmlichen Nutzung zur Stromerzeugung und Wärmeproduktion ist nach entsprechender Aufbereitung auch der dezentrale Einsatz als Kraftstoff möglich. Die Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz könnte zukünftig eine weitere Nutzungsmöglichkeit darstellen.

Vor- und Nachteile von Biogas?

Nachteile:
  • mögliche Geruchsbelästigung durch Substrate
  • bei zugekauften Substraten – Abhängigkeit von Substratpreisen
  • hoher Investitionsaufwand
Vorteile:
  • Energetische Nutzung
  • Einsparung fossiler Energieträger
  • Reduzierung treibhausgaswirksamer Gase
  • Einsparung von Kunstdünger
  • Erhöhung der Pflanzenverträglichkeit
  • CO2 neutrale Energieerzeugung
  • umweltfreundlich

Quellen:

www.biogas-netzeinspeisung.at
www.kompost-biogas.info
www.biogas.ch
www.schlattmann.de
www.alternative-energiequellen.com

Brachtl E. (2000) Pilotversuch zur Cofermentation pharmazeutischer Proteinabfälle mit Rinderjauche. Diplomarbeit, Universität für Bodenkultur Wien

Braun, R. (1982). Biogas – Methangärung organischer Abfallstoffe: Grundlagen und Anwendungsbeispiele. Innovative Energietechnik, Springer-Verlag, Wien – New York.

Schlegel, H. G (1985). Allgemeine Mikrobiologie. 6. Aufl., Georg Thieme Verlag, Stuttgart – New York.


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