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Wie »überschüssiger« Regenerativstrom und CO2 aus Bioabfall Methan erzeugen

15. Juli 2015, 17:46 Uhr | Hagen Lang

Das Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien hat ein Verfahren entwickelt, das aus CO2 aus Bioabfällen und »überschüssigem« Regenerativstrom Methan herstellt, das in den Gasnetzen gespeichert werden kann.

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Der »Charme« des Konzeptes besteht darin, bereits bestehende Infrastrukturen weitgehend zu nutzen. Dazu kommt eine an der TU Wien entwickelte Gaspermeations-Filtertechnologie zum Einsatz, die das Methan aus Biogas herausfiltert. Sie wurde bereits im industriellen Maßstab erfolgreich erprobt und erlaubt die Gewinnung sehr reinen Methans.

Zusätzlich entwickelte eine Arbeitsgruppe um Professor Michael Harasek eine Methode, mit der CO₂ als zweiter Hauptbestandteil von Biogas nutzbar wird. Durch die Methanisierung von CO₂ lässt sich die Methanausbeute aus Biogasanlagen verdoppeln.

»Ökostrom wird genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten«, sagt Professor Harasek. »Den dabei gewonnenen Wasserstoff setzen wir mit dem aus dem Biogas abgeschiedenen Kohlendioxid um und gewinnen dabei nochmals Methan.«

CO₂-Methanisierung verdoppelt die Methanausbeute aus Biogasproduktion

Eine Biogasanlage liefert rund um die Uhr gleichmäßig Methan und CO₂. Die elektrische Energie, die aus Photovoltaik, Windkraft oder anderen alternativen Stromquellen kommt, kann hingegen stark schwanken. »Das ist kein Problem, wir können das CO₂ einfach zwischenspeichern und überschüssigen Strom in Spitzenzeiten zur Elektrolyse verwenden«, sagt Michael Harasek. Letzten Endes wird die elektrische Energie in Form von Methan gespeichert, das als hochreiner und umweltfreundlicher Brennstoff problemlos und ohne zusätzliche Infrastruktur in das bereits bestehende Erdgasnetz eingespeist werden kann.

Die Filtertechnologie kommt dabei auf zweifache Weise zum Einsatz – abhängig davon, ob gerade überschüssiger Strom für die Elektrolyse zur Verfügung steht oder nicht. Dieselbe Membran filtert einerseits das Biogas und andererseits das Gas, das bei der Methanisierung von CO₂ entsteht. Nur das Methan wird separiert; die Anteile von nicht umgesetztem Kohlendioxid und Wasserstoff werden wieder zurückgeführt, sodass das gesamte CO₂ schließlich Schritt für Schritt vollständig methanisiert werden kann.

Erfolgreiche Tests mit unterschiedlichen Gasmischungen für die beiden Prozessvarianten liegen bereits vor. Groß angelegte Pilot-Tests werden im Rahmen der Research Studio Austria Projekte »EE-Methan aus CO₂« und «OptFuel« in enger Kooperation mit dem Institut für Verfahrenstechnik der Montanuniversität Leoben und dem Energieinstitut der Johannes Kepler Universität Linz stattfinden. Dabei werden die Prozesskombination Methanisierung-Gasaufbereitung sowie mit Biogas-Methanisierung-Gasaufbereitung ab Juli 2015 im Detail untersucht.

»Das Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es gewesen, ein energetisch und wirtschaftlich effizientes sowie ökologisch nachhaltiges Gesamtkonzept für den Power-to-Gas-Ansatz zu entwickeln«, resümiert Prof. Harasek, »unsere jahrelang vorangetriebene Erforschung von Gastrenntechniken an der TU Wien hatte zur Entwicklung von neuen, hoch effizienten Prozessschaltungen mit geringer Membranfläche und niedrigem Energieverbrauch geführt, die sich dann als prädestiniert für den Einsatz in dem angestrebten neuen Power-to-Gas-Konzept erweisen sollten.«