.

Chemische Zusammensetzung von Biogas
© FNR

Mikroorganismen verdauen Gülle und Biomasse und erzeugen Biogas: Im Fermenter laufen die Prozesse der Biogasbildung über vier Stufen nebeneinander.
© nach FNR
5 / 10

Wie organische Substanz zu Gas wird

Biogas entsteht, wenn Bakterien biologische Materialien unter Luftabschluss zersetzen, z. B. in Sümpfen und Mooren oder im Verdauungstrakt von Wiederkäuern. Das erzeugte Gasgemisch besteht hauptsächlich aus Methan (50 – 75 %) und Kohlendioxid (25 – 45 %). Es ist geruchlos, brennbar und kann zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Je besser die Mikroorganismen „gefüttert“ werden, und je energiereicher das Substrat ist, desto mehr Gas geben sie.

Die methanbildenden Bakterienstämme benötigen eine licht- und sauerstofffreie (anaerobe) Umgebung, eine gleichmäßige Temperatur und einen schwach alkalischen pH-Wert (7,5). Sie werden entsprechend ihrer „Lieblingstemperaturbereiche“ unterschieden in: psychrophile (unter 20 °C), mesophile (25 – 35 °C) und thermophile (über 45 °C). Die meisten Anlagen in Deutschland arbeiten im mesophilen Bereich.

Im Fermenter werden die organischen Substrate in vier nebeneinander ablaufenden Prozessen abgebaut: Aerobe Bakterien verbrauchen den im Substrat enthaltenen Sauerstoff. Fakultativ anaerobe Bakterien spalten hochmolekulare organische Substanzen wie Fett, Eiweiß und Kohlenhydrate in niedermolekulare Verbindungen wie Einfachzucker, Fett- und Aminosäuren. Auf der zweiten Stufe wandeln säurebildende Bakterien die Gülle in organische Säuren, Alkohole, Kohlendioxid und Wasserstoff um. Als Nächstes greifen essigsäurebildende (acetogene) Bakterien ein und produzieren Acetate, Kohlendioxid und Wasserstoff. Schließlich erzeugen methanogene Bakterien Methan, Kohlendioxid und Wasser.

Gärprozess und Gasproduktion können leicht durch zu große Substratmengen, Hemmstoffe oder Chemikalien gestört werden. Ebenso durch Desinfektionsmittel, Antibiotika, Lösungsmittel, Herbizide, Schwermetalle sowie Spurenelemente. Substrate mit sehr hohem Nährstoffgehalt wie Geflügelkot müssen mit stickstoffarmen Substraten vermischt werden, da zu viel Ammonium-Stickstoff die Gärung hemmt.

Merkzettel