Besonderheiten des Biogasprozesses

Biogene Stoffe können grundsätzlich auf zwei Wegen abgebaut werden, unter Zuhilfenahme von Luftsauerstoff (aerob) oder eben ohne Luftsauerstoff (anaerob). Zwischen aerobem (Kompostierung) und anaerobem (Biogasprozess) Abbau von Biomasse bestehen wesentliche Unterschiede. Die energiereichen Substanzen werden beim aeroben Prozess oxidiert, wodurch als Produkte energiearme Verbindungen, wie Wasser und Kohlendioxid, und große Mengen an Biomasse gebildet werden. Beim anaeroben Abbau hingegen entsteht durch Reduktion zum großen Teil Methan, welches als Energieträger genutzt werden kann.

aerob: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ +6 H₂O

anaerob: C₆H₁₂O₆ → 3 CH₄ + 3 CO₂

Der anaerobe Prozess führt zum einen zu geringeren Kosten und weniger Problemen bei der Schlamm­entsorgung und zum anderen zu einer wesentlich höheren Energieausbeute. Die Methanisierung, d.h. die Umwandlung von biogenen Substanzen in Methan, läuft in vier Stufen ab, wobei die ersten beiden Schritte die Verflüssigung darstellen und die letzten beiden Schritte die eigentliche Biogasbildung.

1. Hydrolyse: Extrazellulare Enzyme (Hydrolasen) zerlegen ungelöste organisches Material, wie Proteine, Kohlenhydrate und Lipide, in überwiegend wasserlösliche Stoffe.

2. Säurebildung: Die gelösten organischen Verbindungen, welche aus Aminosäuren, Glycerin, organischen Säuren u.a. bestehen, werden von acidogenen Bakterien zu kurzkettigen Fettsäuren, CO₂, H₂, Aldehyden und Alkoholen umgesetzt.

3. Acetatbildung: Acetogene Bakterien setzen die neben Essigsäure entstandenen organischen Säuren, Aldehyde und Alkohole zu Essigsäure, H₂ und CO₂ um.

4. Methanbildung: Aus Essigsäure, H₂ und CO₂ wird durch methanogene Bakterien Methan erzeugt.

In zweistufigen Biogasanlagen werden Verflüssigung und Methanbildung räumlich getrennt. Diese Prozessführung ermöglicht die Einhaltung optimaler, genau kontrollierter Bedingungen für jeden Abbauschritt. Der zweistufige Prozess erlaubt bessere Eingriffsmöglichkeiten, führt zum besseren Abbau und höherer Prozessstabilität.

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