Bei der Methanisierung gibt es zwei Verfahren, die diskutiert werden: die Methanisierung im Fermenter und außerhalb. Welches hat sich als praktikabel erwiesen?
Oechsner: Die Methanisierung im Fermenter hat den Vorteil, dass mit einem geringen technischen Aufwand der Methangehalt in einer bestehenden Biogasanlage deutlich erhöht und damit die nachfolgende Aufbereitung auf Erdgasqualität erheblich vereinfacht würde. Allerdings kann die Zugabe von Wasserstoff direkt in den Fermenter dazu führen, dass der Umbau von organischer Substanz in der Versäuerungsphase (Acetogenese) beeinträchtigt wird. Die Konzentration von Propion- und Buttersäure kann ansteigen und die Methanisierung damit zum Erliegen bringen.
Bei externen Verfahren in einem speziellen Fermenter muss nur die Methanisierung der Wasserstoffmoleküle funktionieren, hier spielt der Substratabbau keine Rolle. Verschiedene Untersuchungen zur Wasserstoffmethanisierung in externen Rieselbettreaktoren zeigen, dass die Umwandlung der zugeführten Gase in Methan über 99% möglich ist, sodass das Produktgas ohne weitere Aufbereitung eingespeist oder als Kraftstoff verwendet werden kann. Allerdings ist der technische Aufwand durch den erforderlichen separaten Methanisierungsreaktor deutlich höher als bei der Methanisierung im Fermenter.
Sind für die Methanisierung spezielle Mikroorganismen nötig?
Oechsner: Nein, bei der Biogas-Vergärung energiereicher Stoffe ist der Umsetzungsprozess von Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid zu Methan ein wichtiger Teil der normalen Biogaserzeugung und läuft in jedem Biogasfermenter ab. In der Regel sollte die im Fermenter bereits vorhandene Population ausreichen. In bisherigen Untersuchungen gibt es keine Belege dafür, dass die Zugabe von selektierten Mikroorganismen zu höheren Umsetzraten führt. Wesentlich entscheidender für die Reaktorleistung sind das Reaktordesign und die technische Lösung zur Zugabe des Wasserstoffs.
Inwieweit kann die Methanisierung eine herkömmliche Biomethanaufbereitungsanlage ersetzen?
Oechsner: Das wäre sicherlich denkbar, wenn die Erzeugung von Wasserstoff kostengünstig gestaltet werden kann. Hier müssten aber noch andere Parameter angepasst werden.
Welche sind das?
Oechsner: Die Wasserstofferzeugung und dessen Umwandlung zu Methan ist ein Verfahren zur Nutzung von „überschüssiger“ elektrischer Energie und dient damit der Stabilisierung der Stromnetze. Diese notwendige Stabilisierung der Netze ist eine Dienstleistung, die von Landwirten und anderen Betreibern solcher Anlagen nicht kostenfrei erbracht werden kann. Für einen wirtschaftlichen Betrieb sind klare politische Weichenstellungen und sicherlich zumindest in der ersten Zeit noch finanzielle Unterstützung nötig. Das würde beispielsweise bedeuten, dass diese Anlagen von den Nebenkosten des Strompreises, wie Steuern, Durchleitungsgebühren und EEG-Umlage, befreit sein sollten. Sowohl betriebswirtschaftlich als auch volkswirtschaftlich ist die biologische Methanisierung sinnvoller als das Abschalten von Windkraft und PV-Anlagen in Zeiten der Überproduktion.
Wie marktreif ist das Verfahren und könnte es eine Alternative für Biogasanlagen werden, die ab 2021 das Ende ihrer Förderung erreichen?
Oechsner: Die biologische Wasserstoffmethanisierung ist heute schon weitgehend marktreif. Es gibt ein paar Anlagen, die bereits im Praxismaßstab mit externen Reaktoren Wasserstoff zu Methan umsetzen, allerdings nur mit wenigen Stunden Betriebsdauer pro Jahr. Die Anlagen sind noch sehr teuer und müssen über viele Jahresstunden betrieben werden. Vor dem Hintergrund eines höchstens 60%igen Wirkungsgrades des Systems (Elektrolyse und Methanisierung) müsste also an vielen Stunden im Jahr sehr preiswerter Strom für die Elektrolyse zur Verfügung stehen, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen. Erst dann wäre es auch eine Option für Post-EEG-Anlagen. Es wäre an der Zeit, dass sich einer unserer Energieversorger mit der praktischen Umsetzung eines Power-to-Gas-Demo-Projektes befassen würde. Das würde wichtige Erkenntnisse zur Optimierung des Systems liefern.
