Was ist Biogas und wie entsteht es?
Biogas ist ein brennbares Gasgemisch, das entsteht, wenn Mikroorganismen organisches Material unter Luftabschluss zersetzen. Der Hauptbestandteil ist Methan – dasselbe Gas, das auch Erdgas verbrennbar macht.
Biogas ist das Gas, das bei der Vergärung von Biomasse ohne Sauerstoff (anaerob) frei wird. Es besteht überwiegend aus Methan (CH₄, meist rund 50–75 %) und Kohlendioxid (CO₂, rund 25–50 %), dazu kommen kleine Anteile Wasserdampf, Schwefelwasserstoff und Spurengase. Wegen des Methans ist Biogas brennbar und kann wie Erdgas zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden.
Bakterien bauen die Biomasse in einem geschlossenen Behälter (Fermenter) Schritt für Schritt ab: 1) Hydrolyse – große Moleküle wie Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße werden in kleinere Bausteine zerlegt. 2) Versäuerung (Acidogenese) – daraus entstehen organische Säuren, Alkohole und Gase. 3) Essigsäurebildung (Acetogenese) – die Zwischenprodukte werden zu Essigsäure, Wasserstoff und CO₂. 4) Methanbildung (Methanogenese) – spezielle Archaeen wandeln diese Stoffe schließlich in Methan um. Wichtig ist, dass kein Sauerstoff in den Fermenter gelangt, sonst funktioniert der Prozess nicht.
Als Substrat eignet sich fast alles Organische: Gülle und Festmist aus der Landwirtschaft, Energiepflanzen wie Mais- oder Grassilage, Bioabfälle, Speisereste sowie Klärschlamm. Je energiereicher der organische Anteil (die organische Trockenmasse), desto mehr Gas entsteht. Faustregel im Substratrechner: aus der organischen Trockenmasse ergibt sich die Biogasmenge, und der Methananteil bestimmt, wie viel davon energetisch nutzbar ist.
Die abbauenden Mikroorganismen arbeiten am besten bei konstanter Temperatur – üblich ist der mesophile Bereich um etwa 38–42 °C. Deshalb wird der Fermenter beheizt und durchmischt. Bleibt die Temperatur stabil, läuft die Vergärung gleichmäßig; starke Schwankungen bremsen die Methanbildung.
Das Gas wird meist direkt vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) verbrannt und erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme. Alternativ lässt es sich aufbereiten: Wird das CO₂ abgetrennt, entsteht Biomethan in Erdgasqualität, das ins Gasnetz eingespeist oder als Kraftstoff genutzt werden kann. Übrig bleibt der Gärrest, der als Dünger auf die Felder zurückgeht.
Beide bestehen hauptsächlich aus Methan. Erdgas stammt jedoch aus fossilen Lagerstätten, während Biogas laufend aus nachwachsender Biomasse gewonnen wird. Rohes Biogas hat wegen des CO₂-Anteils einen geringeren Energiegehalt als Erdgas – erst nach der Aufbereitung zu Biomethan ist es weitgehend gleichwertig.