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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

8. Biogas

verfasst von : Holger Watter, Prof. Dr.-Ing. Holger Watter

Erschienen in: Regenerative Energiesysteme

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Eine Biogasanlage dient zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse. Als Nebenprodukt wird Dünger produziert. In vielen Fällen wird das entstandene Gas zur Strom- und Wärmeerzeugung mittels Gasmotoren genutzt, man spricht von Kraft-Wärme-Koppelung (KWK) und Blockheizkraftwerken (BHKW).
Es werden verschiedene Rohstoffe, z. B. Bioabfall, Gülle, Klärschlamm, Fette oder Pflanzen in einen luftdicht verschlossenen Fermenter (Bioreaktor) eingebracht. Dort entsteht durch anaerobe Gär- oder Fäulnisprozesse das Biogas, das je nach Ausgangsstoff aus 40–75 % Methan, 25–55 % Kohlendioxid, bis zu 10 % Wasserdampf sowie darüber hinaus aus geringen Anteilen Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak (Harnstoff) und Schwefelwasserstoff \(\mathrm{H_{2}S}\) besteht.
Anschaulich gesprochen ist die Biogasanlage eine technische Verlängerung des Enddarms. Bakterien (Anaeroben), die im Darm die Nahrung zerlegen, werden bei körperspezifischen Temperaturen (30…40 \({}^{\circ}\text{C}\)) so gehalten, dass eine optimale Stoffumsetzung erfolgen kann.
Die Verfahren und Bakterientypen sind auch aus der Abwasseraufbereitung bekannt:
Fußnoten
1
Carbonsäuren enthalten die funktionelle Gruppe -COOH (Carboxylgruppe).
 
2
Die Hydrolyse ist die Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser. Dabei wird (formal) ein Wasserstoffatom an das eine „Spaltstück“ abgegeben, der verbleibende Hydroxylrest an das andere Spaltstück gebunden. Durch Hydrolyse werden viele Biomoleküle (z. B. Proteine, Disaccharide, Polysaccharide oder Fette) im Stoffwechsel durch Enzyme in ihre Bausteine (Monomere) zerlegt.
 
3
Als Amine bezeichnet man organische Abkömmlinge (Derivate) des Ammoniaks (NH\({}_{3}\)).
 
4
Seibt, A. et al.: Lösung und Entlösung von Gasen in Thermalwässern – Konsequenzen für den Anlagenbetrieb, http://​bib.​gfz-potsdam.​de/​pub/​str9904/​9904-6.​pdf.
 
5
VDI-Nachrichten Nr. 40 vom 2. Okt. 2008 S. 15.
 
6
Forschungs- und Transferzentrum für „Regenerative Energien und Verfahrenseffizienz“ HAW Hamburg; Prof. Dr. SCHERER; www.​haw-hamburg.​de/​ftz-reeve.​html.
 
7
Das Ausmaß der Reduktionskraft eines Systems wird durch ihr Redoxpotential beschrieben; dies ist die Bereitschaft, bei einer chemischen Redoxreaktion Elektronen abzugeben und damit in die oxidierte Form überzugehen oder umgekehrt Elektronen aufzunehmen, um in die reduzierte Form überzugehen. Für biochemische Vorgänge rechnet man mit den auf pH 7 bezogenen Potentialen \(\Updelta E^{\mathrm{o}}\)’.
 
8
Der pH-Wert ist ein Maß für die Stärke der sauren bzw. basischen Wirkung einer wässrigen Lösung. Als logarithmische Größe ist er durch den mit \(-1\) multiplizierten dekadischen Logarithmus (\(=\) „Zehnerlogarithmus“) der Wasserstoffionenkonzentration definiert. \(\mathrm{pH}<7\) entspricht einer Lösung mit saurer Wirkung; \(\mathrm{pH}=7\) entspricht einer neutralen Lösung; pH \(> \) 7 entspricht einer alkalischen Lösung (basische Wirkung).
 
9
In der Chemie ist die Pufferkapazität die Menge starker Base (oder Säure), die durch eine Pufferlösung ohne wesentliche Änderung des pH-Wertes aufgenommen werden kann.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Dreyhaupt, F.J. (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag, Düsseldorf (1994) Dreyhaupt, F.J. (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag, Düsseldorf (1994)
2.
Zurück zum Zitat Eder, Schulz: Biogas Praxis, 4. Aufl. Ökobuch Verlag, Staufen (2007) Eder, Schulz: Biogas Praxis, 4. Aufl. Ökobuch Verlag, Staufen (2007)
4.
Zurück zum Zitat Baehr, H.D.: Thermodynamik, 5. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg, New York (1981). Seite 346 ff bzw. Tab. 10.6 und 10.11 Baehr, H.D.: Thermodynamik, 5. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg, New York (1981). Seite 346 ff bzw. Tab. 10.6 und 10.11
5.
Zurück zum Zitat Grote, K.-H., Feldhusen, J. (Hrsg.): Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, 24. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg, New York (2014) Grote, K.-H., Feldhusen, J. (Hrsg.): Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, 24. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg, New York (2014)
6.
Zurück zum Zitat Urban, W.; Girod, K.; Lohmann, H. (Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik – Fraunhofer UMSICHT): Technologien und Kosten der Biogasaufbereitung und Einspeisung in das Erdgasnetz, BMBF-Studie, Oberhausen (2008) Urban, W.; Girod, K.; Lohmann, H. (Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik – Fraunhofer UMSICHT): Technologien und Kosten der Biogasaufbereitung und Einspeisung in das Erdgasnetz, BMBF-Studie, Oberhausen (2008)
8.
Zurück zum Zitat Institut für Energetik und Umwelt gGmbH; Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR – Hrsg.): Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung (3. Auflage), Gülzow (2006) www.​fnr.​de Institut für Energetik und Umwelt gGmbH; Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR – Hrsg.): Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung (3. Auflage), Gülzow (2006) www.​fnr.​de
9.
Zurück zum Zitat Hölker, U.: Nicht zu heiß vergären. Biogas-Journal 02, 24–27 (2009). Fachverband Biogas e.V. Hölker, U.: Nicht zu heiß vergären. Biogas-Journal 02, 24–27 (2009). Fachverband Biogas e.V.
10.
Zurück zum Zitat Wirtschaftsministerium des Landes Baden-Württemberg: Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen – Planungshilfe für Bauherren, Ingenieure und Fachbehörden, Stuttgart (1998) Wirtschaftsministerium des Landes Baden-Württemberg: Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen – Planungshilfe für Bauherren, Ingenieure und Fachbehörden, Stuttgart (1998)
12.
Zurück zum Zitat Scherer, Paul A.: Zur Biologie von Vergärung von Biomasse, persönliche Mitteilungen, August 2008 Scherer, Paul A.: Zur Biologie von Vergärung von Biomasse, persönliche Mitteilungen, August 2008
13.
Zurück zum Zitat BINE: Betriebserfahrungen mit Biogasanlagen in der Landwirtschaft – Ergebnisse einer Strukturanalyse. BINE Fachinformationsdienst, Bonn/Karlsruhe (1998) BINE: Betriebserfahrungen mit Biogasanlagen in der Landwirtschaft – Ergebnisse einer Strukturanalyse. BINE Fachinformationsdienst, Bonn/Karlsruhe (1998)
Metadaten
Titel
Biogas
verfasst von
Holger Watter
Prof. Dr.-Ing. Holger Watter
Copyright-Jahr
2019
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-23488-1_8