Ein Hauptanliegen der Bioökonomie ist es, fossile Rohstoffe wie Erdgas und Erdöl langfristig durch nachhaltige Ressourcen zu ersetzen, zum Beispiel durch Biogas. Die Zahl der Biogasanlagen ist in den vergangenen Jahren bundesweit auf etwa 9.000 angestiegen. Ihr Anteil an der Stromerzeugung ist mit bis zu 6% noch niedrig, wie eine Studie der Universität Hohenheim Anfang 2018 ergab. Seit Jahren arbeiten Forscher daran, Biogas auf Erdgasqualität zu heben, um die alternative Energiequelle zukunftsfähig zu machen. Bisher enthält Biogas aber noch vergleichsweise viel Kohlendioxid (CO₂), was den Brennwert verschlechtert und den Einsatz begrenzt.

Biologischer Filter aus Gärresten

Forscher der Universität Hohenheim in Stuttgart haben nun gemeinsam mit Wissenschaftlern der NOVA-Universität in Lissabon einen Weg gefunden, um der nachhaltigen Energiequelle zum Aufschwung zu verhelfen. Wie das Team im „Journal of Analytical and Applied Pyrolysis“ berichtet, entwickelten sie einen biologischen Filter, der dem Biogas Kohlendioxid entzieht und so die Anlage rentabler machen kann.

Für die Herstellung des Filters nutzen die Biochemiker Gärreste aus Biogasanlagen und verkohlten diese. Für die chemische Verkohlung wurde ein spezielles Verfahren genutzt, die Hydrothermale Karbonisierung (HTC). „Dabei handelt es sich um ein sogenanntes nasses Verfahren. Das bedeutet, dass wir das in den Biogasgärresten enthaltene Wasser mitverwenden können. Die Biomasse erhitzen wir in einem Druckbehälter, dem sogenannten Autoklav, drei bis sechs Stunden bei 190 bis 250 Grad Celsius“, erklärt Catalina Rodriguez Correa vom Fachgebiet Konversionstechnologien nachwachsender Rohstoffe der Universität Hohenheim.

Aktivkohle mit Mikroporen als CO₂-Filter

Im Ergebnis entstand eine Aktivkohle, die ausgepresst, getrocknet und im Anschluss mit Lauge gemischt und wieder auf 600 Grad erhitzt wurde. Infolge dieser Erhitzung entstanden in der Kohle sogenannte Mikroporen, die dem Biogas das überschüssige Kohlendioxid entziehen. Die Mikroporen sind filterähnliche Räume, um in der Kohle das CO₂ zu lagern. Und das sehr effektiv, wie die Hohenheimer Forscherin Andrea Kruse ergänzt. „Die Aktivkohle nimmt etwa das Zwei- bis Zweieinhalbfache an Kohlendioxid auf als Vergleichsproben herkömmlicher Aktivkohlen. Damit schneiden die Biokohlen aus Gärresten deutlich besser ab.“ Die Forscher hoffen nun, dass ihr neuartiges Verfahren zum Filtern des überschüssigen Kohlendioxids aus Biogas bald in der Praxis Anwendung finden wird. 

Dresdener Forscher demonstrierten kürzlich, dass Biogasanlagen nicht nur Gas und Strom erzeugen können, sondern auch hochwertige Biowachse für die Kosmetikindustrie. 

bb