Alternative Methanisierung von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid im anaeroben Rieselbettverfahren
Dr . -Ing . Marko Burkhardt Brandenburgische Technische Universität Cottbus , Lehrstuhl Abfallwirtschaft
Der Rückgang der Verfügbarkeit fossiler Ressourcen und die Minderung der Emissionen treibhausrelevanter Gase bei gleichzeitig steigendem Energieverbrauch führen zur Notwendigkeit der Nutzung erneuerbarer Energien . Neben der Energiebereitstellung muss auch deren Verteilung bzw . Speicherung ausgebaut werden . Aktuell bestehen in diesem Bereich erhebliche Engpässe bzw . große Verzögerungen des Ausbaus . Alternative und schnell umsetzbare Technologien müssen entwickelt und kurzfristig umgesetzt werden . Nahezu alle Formen der erneuerbaren Energien werden gegenwärtig in elektrische Energie umgewandelt , jedoch ist deren direkte Speicherbarkeit sehr gering . Sie muss daher stofflich in Form von chemischer oder potenzieller Energie oder thermisch als Wärmeenergie gespeichert werden .
Das am LS Abfallwirtschaft der BTU Cottbus entwickelte und weltweit neuartige anaerobe Rieselbettverfahren ermöglicht die chemische Speicherung über die biologische Methanisierung von elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff . Dazu wird ein Hochleistungsfestbettreaktor eingesetzt , der sich durch eine Immobilisierung der methanogenen Archaeen auszeichnet . Im Unterschied zu anderen Verfahren ist dieser Fermenter jedoch nicht flüssigkeits- , sondern gasgefüllt und es erfolgt eine Flüssigkeitsverrieselung zur Wasser- und Nährstoffversorgung . Es wird ein Methangas produziert , das mit einem Methangehalt von > 97 Vol . - % nahe der Einspeisequalität für Methan in das Erdgasnetz ist . Eine Speicherung im bereits vorhandenen Erdgasnetz ist daher ohne aufwendige Aufreinigung in großem Umfang möglich . Das Verfahren ermöglicht den Einsatz einer großen Bandbreite von Einsatzstoffen , wie nachwachsende Rohstoffe , feste oder flüssige organische Abfälle . Wesentliche Neuerung ist jedoch die Erweiterung des Substratspektrums auf gasförmige Verbindungen . Die Methanisierung erfolgt durch ausschließliche Zugabe von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid , sodass sich nahezu rückstandsfrei unter Wasserbildung das Methangas gewinnen lässt . Der Wasserstoff kann elektrolytisch mit Hilfe von » Überschussstrom «, der zu Spitzenzeiten hoher Stromproduktion anfällt , gewonnen werden . Kohlenstoffdioxid wird bekanntlich als Abgas aus Verbrennungsprozessen abgeschieden und gilt als eines der bedeutendsten klimarelevanten Gase . Alternativ kann eine Methananreicherung von Biogas erfolgen . Wasserstoff reagiert anstelle des Kohlenstoffdioxids mit Biogas , das in klassischen Anlagen produziert wird . Die Reaktion nutzt das im Biogas enthaltene CO 2 als Kohlenstoffquelle für die Methanbildung und ermöglicht somit die Erhöhung der Methankonzentration . Daher kann auf die bisher übliche Abscheidung des CO 2 durch Gasaufbereitungsanlagen verzichtet werden .
Im Rahmen der Dissertation mit dem Titel » Die Leistungsfähigkeit anaerober Rieselbettreaktoren zur Methanisierung flüssiger und gasförmiger organischer Verbindungen durch biofilmgebundene methanogene Archaeen « wurde dieses Verfahren nachgewiesen und weitergehend untersucht . In gegenwärtig angestrebten Untersuchungen wird die Grenze der Leistungsfähigkeit im Langzeitbetrieb ermittelt .
Kurzbeschreibung der Neuheit
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