Methan & Biomethan

Methan in der Landwirtschaft

Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen. Nach Angaben des Instituts für angewandte Umweltforschung verursacht die Tierhaltung rund 39 Prozent aller landwirtschaftlichen Methanemissionen, größtenteils durch Rinder. Hintergrund: Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan. Die FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) geht davon aus, dass der Viehwirtschaftssektor für ein knappes Fünftel der anthropogenen Treibhausgasemissionen verantwortlich ist.

Klimakiller Methan?

Ohne die natürlich auf unserem Planeten existierenden Treibhausgase wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich. Durch den Treibhauseffekt wird die Wärme auf der Erde gespeichert und ein Einfrieren des Planeten verhindert. Die Durchschnittstemperatur auf der Erde liegt bei angenehmen 15 Grad Celsius. Ohne den Treibhauseffekt müssten wir uns mit durchschnittlichen Temperaturen von um die -18 Grad Celsius arrangieren.

Doch mit der Industrialisierung und der Zunahme der Treibhausgas-Emissionen sind die Temperaturen beständig gestiegen. Denn es gilt: Je höher die Konzentration der Treibhausgase ist, desto mehr heizt sich die Erdatmosphäre auf und desto wärmer wird es.

Die Folgen des Temperaturanstiegs könnten dramatischer nicht sein: Dürren, Stürme, Überschwemmungen und Hitzewellen stellen die Weltbevölkerung vor ungeahnte Herausforderungen.

Klimaschutzprojekte zur Vermeidung von Methan

Es gilt, der globalen Erwärmung und dem dramatischen Klimawandel zu begegnen. Über viele Jahre hinweg galt bei den Klimaexperten stets das Treibhausgas Kohlendioxid als die Quelle allen Übels. Doch Methan hat eine weitaus gefährlichere Auswirkung auf das Klima als bisher angenommen. 2009 veröffentlichte das Nachrichtenmagazin Spiegel Online einen Artikel über den Klimakiller Methan. Forscher hatten in dem Jahr erstmalig in einem Modell gezeigt, wie Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf mit den Schwebeteilchen der Luft interagieren. Das Ergebnis: Methan sorgt für eine viel stärkere Erwärmung der Atmosphäre als bisher gedacht.

Das Treibhauspotenzial (kurz GWP für Global Warming Potential) von Methan liegt nach neuen Berechnungen von Nasa-Forschern über dem des Treibhausgases Kohlendioxid. In einem Computermodell simulierten die Forscher zunächst die Wechselwirkungen der verschiedenen Atmosphärengase. Darüber hinaus untersuchten die Forscher aber auch, wie sich kleine Schwebeteilchen, die sogenannten Aerosole, auf die Prozesse in der Atmosphäre auswirken. Genau diese Wechselwirkungen zwischen Gasen und Aerosolen warfen die bisherigen Berechnungen über den Haufen; die Forscher berechneten in der Folge das Treibhauspotenzial der einzelnen Gase auf Grundlage der neuesten Erkenntnisse. Das Ergebnis: Berücksichtigt man die Wechselwirkung zwischen den unterschiedlichen Stoffen, entspricht die Wirkung von einem einzigen Kilogramm Methan dem Treibhauspotenzial von 30 Kilogramm Kohlendioxid.

Ebenso wie es Maßnahmen zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes gibt, wurden bereits einige Klimaschutzprojekte entwickelt, die die Vermeidung von Methan zum Ziel haben. Klar ist: Um einen gefährlichen Klimawandel zu vermeiden und die Erde für die nachfolgenden Generationen lebenswert zu erhalten, müssen sowohl die CO2-Emissionen als auch der Ausstoß von Methan gesenkt werden.

Was ist Biomethan?

Bei Biomethan handelt es sich um aus biogenen Stoffen erzeugtes Methan, das ein Bestandteil von Biogas ist. Daher wird es auch als Bioerdgas bezeichnet. Da es sich aus erneuerbaren Rohstoffen erzeugen lässt, zählt Biomethan zu den klimaneutralen Energieträgern. Die Verbrennung führt zwar ebenso zur Bildung von Kohlenstoffdioxid (CO2) – allerdings nur so viel, wie die Pflanzen der Umwelt zuvor entzogen haben. Damit handelt es sich um einen geschlossenen Kreislauf. Dies gilt gleichzeitig als größter Unterschied zu Erdgas, das fossilen Ursprungs ist.

Wie entsteht Biomethan?

Biomethan lässt sich auf zwei Arten herstellen. Eine erste Möglichkeit ist die technische Erzeugung. In diesem Fall findet ein Synthesegas Verwendung, aus dem mithilfe von überschüssiger Wind- oder Solarenergie Biomethan entsteht. Bei Synthesegas handelt es sich letztlich um ein Gasgemisch, das größtenteils aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid besteht. Das erzeugte Bioerdgas bezeichnen Fachleute als Synthetic Natural Gas. Meist findet die Erzeugung von Biomethan jedoch mithilfe von Biogas statt.

Die Herstellung von Biogas und wie daraus Biomethan wird

Zunächst ist es erforderlich, Biogas herzustellen. Dafür eignen sich beispielsweise Energiepflanzen wie Mais und Getreide, aber ebenso Gülle und industrielle organische Reststoffe. Ein großer Vorteil ist, dass die Rohstoffe teilweise in großer Menge und günstig zur Verfügung stehen. In der Biogasanlage zersetzen Mikrobakterien die Biomasse unter Ausschluss von Luft und Licht, wodurch Biogas entsteht. Dieser Prozess ist unter der Bezeichnung Vergärung bekannt. Je nach Pflanze liegt der Methananteil zwischen 50 und 75 Prozent. Der restliche Anteil geht vor allem auf Kohlendioxid (CO2) zurück.

Oftmals nutzt die Anlage das erzeugte Biogas direkt, um es in Strom oder Wärme umzuwandeln. Es ist jedoch ebenso möglich, das Gas zu Biomethan zu veredeln. Dies lässt sich in einem mehrstufigen Prozess realisieren. Dafür ist es notwendig, das Biogas erst zu trocknen, dann zu entschwefeln, um im Anschluss das Kohlendioxid abscheiden zu können. Der letzte Schritt ist unerlässlich, um den Brennwert des Gases zu steigern. Das klappt mit verschiedenen chemischen und physikalischen Verfahren. Am Ende der Aufbereitung liegt der Methananteil bei etwa 96 Prozent, womit das Gas als Biomethan gilt.

Die Nutzung von Biomethan

Bioerdgas kann prinzipiell überall dort zum Einsatz kommen, wo auch Erdgas Verwendung findet. Biomethan lässt sich problemlos in das gut ausgebaute Erdgasnetz einspeisen. Wenn ein Verbraucher sich für einen Bioerdgas-Tarif entscheidet, speist der Lieferant die entsprechende Verbrauchsmenge ins Netz ein. Den Großteil des eingespeisten Biomethans nutzen die Verbraucher zur Wärme- beziehungsweise Stromerzeugung. Diese Situation geht insbesondere auf das Erneuerbare-Energien-Gesetz zurück, das teilweise erhöhte Stromvergütungen garantiert. Sowohl Blockheizkraftwerke (BHKW) als auch Brennstoffzellen (BZ) und Gaswärmepumpen (GWP) können Bioerdgas nutzen.

Biomethan als Kraftstoff

Auch Kraftfahrzeugmotoren können mit Biomethan betrieben werden. Dies trifft auf alle Fahrzeuge zu, die sich für den reinen Erdgasbetrieb oder den Hybridbetrieb eignen. Schließlich besitzen beide Stoffe dieselbe chemische Zusammensetzung. Allerdings existieren zwei Arten von Fahrzeugkraftstoffen. Gewöhnliche Pkw nutzen eine gasförmige, verdichtete Variante (CNG = Compressed Natural Gas). Im Bahn- und Schiffverkehr sowie im Schwerlastverkehr kommt dagegen flüssiges Gas (LNG = Liquified Natural Gas) zum Einsatz.

Aktuell gibt es in Deutschland mehr als 800 Erdgastankstellen und mehr als 100 Tankstellen, die Biokraftstoff verkaufen, der vollständig aus Biomethan besteht. Es gibt zwar bereits circa 100.000 Autos, die mit Erd- beziehungsweise Bioerdgas fahren, in Anbetracht der mehr als 40 Millionen Fahrzeuge in Deutschland kommt Biomethan als Kraftstoff aktuell jedoch nur eine sehr geringe Bedeutung zu. Dies könnte sich jedoch durch die Markteinführung von Modellen mit Brennstoffzelle ändern.