- Der Prozess ist in vier biologische Phasen unterteilt: Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese und Methanogenese.
- Es werden zwei Hauptprodukte gewonnen: Biogas (erneuerbare Energie) und Gärreste (organischer Dünger).
- Die Rechtmäßigkeit von Gärresten hängt davon ab, ob sie die EU-Kriterien für ein Produkt erfüllen oder als Abfall eingestuft werden.
- Es trägt zur Reduzierung von Treibhausgasen bei, indem es Methan aus organischen Abfällen auffängt.
Sie haben sicher schon von „Sumpfgas“ gehört oder sich gefragt, was mit den Speiseresten und dem Dung passiert, die sich auf dem Land ansammeln. Nun, all das ist Teil eines faszinierenden Naturphänomens namens anaerobe Vergärung, einem biologischen Prozess, der zwar wie Magie erscheint, aber reine Chemie und Mikrobiologie in Höchstgeschwindigkeit vereint, um organische Stoffe in saubere Energie und hochwertigen Dünger umzuwandeln.
Obwohl wir die Methanproduktion derzeit in Industrieanlagen durch Biomethanisierung wirtschaftlich nutzen, findet dieser Prozess spontan in Ölfeldern oder stehenden Gewässern statt. Im Wesentlichen geht es darum, dass eine Vielzahl von Mikroorganismen die Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung zersetzt , wodurch ein erneuerbarer Kraftstoff und ein äußerst nährstoffreicher Rückstand für den Boden entstehen.
Die vier Stadien des biologischen Prozesses
Damit organische Stoffe in Gas umgewandelt werden können, müssen sie eine Art biologisches „Fließband“ durchlaufen, das aus vier kritischen Phasen besteht:
- Hydrolyse: Dies ist der erste Schritt, in dem die komplexesten Makromoleküle (wie Proteine, Lipide und Polysaccharide) in einfachere Bestandteile wie Zucker oder Alkohole zerlegt werden. Hier wirken die Exoenzyme fermentativer Bakterien, die fakultativ aktiv sind. Sie sind bezüglich Sauerstoff nicht wählerisch..
- Azidogenese: In dieser Phase nehmen die acidogenen Bakterien diese einfachen Moleküle auf und wandeln sie in kurzkettige flüchtige Fettsäuren, Wasserstoff und Kohlendioxid um.
- Acetogenese: Hier wird der Prozess weiter verfeinert, wobei die bisherigen Produkte hauptsächlich in folgende umgewandelt werden: Essigsäure, CO2 und Wasserstoff.
- Methanogenese: Die Hauptversiegelung. Methanogene Bakterien, die strikt anaerob und sehr empfindlich gegenüber Temperaturänderungen sind, wandeln all das oben Genannte um in Methan und Kohlendioxid.
Funktionsweise und praktische Anwendungen
Um diesen Prozess in einem Biogasreaktor zu steuern, findet zunächst eine aerobe Phase statt, in der Mikroorganismen den verfügbaren Sauerstoff verbrauchen. Sobald das Medium luftdicht verschlossen ist, kommen anaerobe Bakterien zum Einsatz. Dieses System ist äußerst effizient, da es 90 % der im Gemisch vorhandenen Energie nutzt und nur 10 % für das Bakterienwachstum benötigt.
Dieses Verfahren ist die ideale Lösung für die Bewirtschaftung von Abfällen aus der Tierhaltung (Gülle und Mist), Siedlungsabfällen und Überschüssen aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie. Aus diesem Prozess gewinnen wir zwei Vorzeigeprodukte:
- Biogas: Ein Gemisch, typischerweise bestehend aus 70 % Methan und 30 % Kohlendioxid mit Spuren von Schwefelwasserstoff. Es kann in Kesseln oder Elektromotoren verwendet werden. Durch einen Veredelungsprozess erhält man... Biomethan, das praktisch identisch mit Erdgas ist fossil, aber erneuerbar.
- Die Zusammenfassung: Es handelt sich um den entstehenden flüssigen oder pastösen Rückstand. Da er reich an Stickstoff, Phosphor und Kalium ist, dient er als … schnell absorbierender organischer Dünger was dazu beiträgt, durch intensive Bewirtschaftung geschädigte Böden zu regenerieren.
Der rechtliche Rahmen und die Klassifizierung des Gärrestes
Es geht nicht nur um Biologie; auch Bürokratie ist wichtig. In Spanien ist die anaerobe Vergärung ein Behandlungsverfahren mit der Bezeichnung R0302 gemäß Gesetz 7/2022. Je nachdem, was vergoren wird, beispielsweise tierische Nebenprodukte, die nicht für den menschlichen Verzehr geeignet sind, sind spezifische behördliche Genehmigungen für den legalen Betrieb erforderlich.
Entscheidend ist, ob Gärreste als Produkt oder Abfall gelten. Um als EU-Düngemittelprodukt zu gelten , müssen sie der Verordnung (EU) 2019/1009 (insbesondere der Kategorie CMC5) entsprechen. Erfüllt sie diese Anforderungen nicht, wird sie gemäß dem entsprechenden EWC-Code als Abfall eingestuft und muss von einem zugelassenen Abfallentsorger ordnungsgemäß entsorgt werden.
Es ist unbedingt zu vermeiden, Gärreste mit biostabilisiertem Material zu verwechseln . Letzteres stammt aus mechanisch-biologischen Behandlungsanlagen für gemischte Abfälle und kann, anders als Gärreste, nicht als Dünger oder Produkt betrachtet werden, sondern bleibt gemäß EWC-Code 19 06 99 strikt als Abfall eingestuft.
Vorteile für Umwelt und Wirtschaft
Der Einsatz dieser Anlagen trägt nicht nur zur Einhaltung von Vorschriften bei, sondern hat auch enorme positive Auswirkungen. Durch die Auffangung von Methan, das normalerweise in die Atmosphäre entweichen würde, reduzieren wir die Treibhausgase drastisch . Darüber hinaus ist der Stickstoff im Gärrest für Pflanzen viel besser verfügbar als der in chemischen Düngemitteln, was das Pflanzenwachstum beschleunigt und die Erosion fruchtbarer Böden verhindert.
Die Biomethanisierung stellt eine einmalige Chance dar, den Kohlenstoffkreislauf zu schließen und ein Problem (Abfall) in eine Energie- und Agrarlösung zu verwandeln, die es Unternehmen ermöglicht, Betriebskosten zu sparen und ihren ökologischen Fußabdruck nachhaltig zu verbessern.
Dieses umfassende biologische System ermöglicht es, organische Stoffe durch Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese und Methanogenese zu zersetzen und dabei Biogas und Gärreste zu erzeugen. Während das Biogas als vielseitiger Brennstoff oder injizierbares Biomethan dient, fungiert der Gärrest als wirksamer organischer Dünger, sofern die gesetzlichen und umweltrechtlichen Bestimmungen eingehalten werden, um eine zweckentfremdete Behandlung als Abfall zu verhindern.