Neuer Reaktor macht Biogas netztauglich

Biogas entsteht aus Gülle, Bioabfällen, Klärschlamm oder organischen Reststoffen der Industrie. Für die Einspeisung ins Erdgasnetz reicht Rohbiogas aber meist nicht aus. Es enthält neben Methan auch Kohlendioxid, das bisher häufig abgetrennt wird. Das spanische Forschungs- und Technologiezentrum Tecnalia hat nun einen patentierten Mehrkanal-Reaktor vorgestellt, der den CO₂-Anteil im Biogas mithilfe von Wasserstoff in zusätzliches Methan umwandeln soll.

Die Technologie wurde nach Angaben von Tecnalia mit Biogas aus einer Kläranlage in einer Pilotanlage getestet. Dabei erreichte das austretende Gas in einem einzigen Prozessschritt einen Methangehalt von mehr als 95 Prozent. Das ist eine wichtige Voraussetzung, damit das Gas die Anforderungen für eine Einspeisung in bestehende Gasnetze erfüllen kann.

Reaktor nutzt CO₂ als Kohlenstoffquelle

Der Ansatz gehört zur Methanisierung. Dabei reagiert Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methan. Bei Tecnalia knüpft die aktuelle Entwicklung an frühere Arbeiten im Projekt RENOVAGAS an, in dem erneuerbarer Wasserstoff mit CO₂ aus Biogas kombiniert wurde, um synthetisches Erdgas, kurz SNG, zu erzeugen. Der Vorteil liegt darin, dass das im Biogas enthaltene CO₂ nicht vorher vollständig abgetrennt werden muss. Es wird im Prozess als Kohlenstoffquelle genutzt.

Technisch entscheidend ist der Aufbau des Reaktors. Die Anlage arbeitet mit vielen Kanälen im Millimetermaßstab. Dadurch können Wärme und Stoffe schneller übertragen werden als in herkömmlichen Reaktoren. Das ist bei der Methanisierung besonders wichtig, weil die Reaktion Wärme freisetzt. Eine gute Wärmeabfuhr verhindert lokale Überhitzung, sogenannte Hotspots, und soll einen stabilen Betrieb auch bei schwankenden Gasströmen ermöglichen.

Reaktor reagiert flexibel auf Gasströme

Tecnalia ordnet den Entwicklungsstand bei TRL 6 ein. Diese Stufe beschreibt eine Technologie, die in einer relevanten Umgebung erprobt wurde, aber noch nicht als kommerzielle Standardanlage gilt. Die Tests zeigten laut Tecnalia eine hohe Effizienz, eine schnelle Reaktion auf Änderungen des Gasstroms und eine nahezu vollständige Nutzung der eingesetzten Stoffe.

Am Entwicklungs- und Validierungsprozess waren unter anderem Lointek, Repsol, Petronor und Awaes, eine Gesellschaft der Tedagua-Gruppe, beteiligt. Der Reaktor ist modular ausgelegt. Größere Anlagen sollen also nicht durch einen einzigen deutlich größeren Reaktor entstehen, sondern durch die Vervielfachung einzelner Reaktormodule. Das kann für kleine Biogasanlagen ebenso interessant sein wie für industrielle Standorte mit größeren Gasströmen.

Skalierung bleibt nächste Aufgabe

Der Reaktor könnte Biogasanlagen helfen, den bislang oft abgetrennten CO₂-Anteil besser zu nutzen und daraus zusätzliches Methan für die Netzeinspeisung zu gewinnen. Damit verbindet die Technologie biogene Reststoffe, CO₂-Nutzung und Wasserstoff zu einem Ansatz für erneuerbare Gase. Klimatisch besonders interessant wird sie, wenn der benötigte Wasserstoff aus erneuerbarem Strom stammt. Zugleich fügt sie sich in die europäischen Pläne für erneuerbare Gase ein. Die EU-Kommission nennt für 2030 ein Ziel von 35 Milliarden Kubikmetern nachhaltigem Biomethan pro Jahr und verweist auf erheblichen Investitionsbedarf für den Ausbau.

Bis zu einem breiten Einsatz sind aber weitere Schritte nötig. Entscheidend sind Verfügbarkeit und Preis des Wasserstoffs, die Kosten der Reaktormodule, die Integration in bestehende Biogas- und Kläranlagen sowie die jeweiligen Netz- und Qualitätsvorgaben. Die aktuelle Meldung zeigt, dass die Reaktortechnik im Pilotmaßstab funktioniert. Ob daraus Serienanlagen entstehen, hängt nun von der wirtschaftlichen und regulatorischen Umsetzung ab.

ag