Biologische Methanisierung
Die biologische Methanisierung ist eine Reaktion, bei der Kohlendioxid und Wasserstoff durch Mikroorganismen in Methan umgewandelt wird. Die Reaktion von Kohlendioxid zu Methan wird auch als Sabatier-Prozess bezeichnet. In einem ersten Prozessschritt wird Strom für die Elektrolyse herangezogen. Die elektrische Energie wird hierbei in chemische Energie umgewandelt. Wasser bzw. eine wässrige Kaliumhydroxidlösung als Elektrolyt wird in zwei Teilreaktionen in die Elemente Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgespalten. Bei der Methanisierung wird aus dem H2 zusammen mit CO2 Methan (CH4) erzeugt.
Man unterscheidet verschiedene Verfahrenstypen zur Methanisierung. Die thermochemische Methanisierung und die biologische Methanisierung.
Bei der biologischen Methanisierung erfolgt die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methan durch Mikroorganismen, den sogenannten methanogenen Archaeen. Dabei handelt es sich um natürliche Spezies, die in vielen Bereichen unserer Umwelt präsent sind (Sümpfe, Sedimente von Seen). Die biologische Methanisierung wird in Bioreaktoren, vergleichbar mit Biogasanlagen bei Temperaturen zwischen 35 °C und 60 °C durchgeführt.
Das erzeugte Methan kann in der gut ausgebauten Erdgasinfrastruktur (Gasnetz und Gasspeicher) transportiert und gespeichert werden. Hierdurch besitzt dieser Technologiepfad eine sehr hohe Flexibilität und es können bestehende Energiespeicher mit sehr großer Kapazität genutzt werden.
Das Produkt Methan wiederum kann flexibel in den Bereichen Strom, Wärme und Mobilität mit ausgereiften Technologien wie z. B. Gasturbinenkraftwerk, Erdgasmobilität, Brennwertkessel oder Erdgas-Blockheizkraftwerk eingesetzt werden.
Verfahren zur biologischen Methanisierung befinden sich noch im FuE-Stadium. Ein essentieller Beitrag der Technologie ist erst bei zunehmender Stromerzeugung aus fluktuierenden Energien (Erneuerbare Energien) zu erwarten.
Stärke der Technologie ist die extrem hohe Speicherkapazität. Ein essentieller Beitrag ist möglich sobald deutliche Überschüsse aus der erneuerbaren Stromproduktion vorliegen.
Wirkungsgrad
Der Systemwirkungsgrad der Methanisierung hängt von der Effizienz mehrerer Technologien ab. Der Methanisierungsschritt alleine wird einen Wirkungsgrad von ca. 80 Prozent erzielen können. Einschließlich Elektrolyse und Stromerzeugung entstehen für den kompletten Prozess einschließlich Rückverstromung Systemwirkungsrade von 35 - 40 Prozent.
Synonym(e):
Biochemische Methanisierung, Power to Biogas
Englische Übersetzung(en):
biological methanation, power to biogas
Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland (CC BY-SA 3.0 DE)