Wie entsteht Biogas?

Wie schon der Name „Bio“ vermuten lässt, entsteht das Biogas in einem biologischen Prozess. Diesen Prozess findet man in der Natur beispielsweise in Mooren, auf dem Grund von Seen, in Güllegruben sowie im Magen von Wiederkäuern. Dort wird unter Sauerstoffausschluss organische Masse vollständig in Biogas und Gärrest umgewandelt.

Der kontrollierte Biogasprozess findet in Fermentern statt. Diese sind große Behälter, in denen Mikroorganismen (Methanbakterien) das organische Substrat abbauen. Dabei entsteht Methangas, das Biogas. Die Behälter werden auch Reaktor, Gärbehälter oder Faulbehälter genannt.

Für die Bakterien gibt es bestimmte Temperaturoptima, die eingehalten werden müssen. Werden diese Bereiche unter- oder überschritten, kann es zu Schäden der Bakterienkulturen kommen. Das gebildete Gas besteht zu zwei Dritteln aus Methan und zu einem Drittel aus Kohlendioxid. Weiter enthält es geringe Mengen an Stickstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Ammoniak und anderen Spurengasen.


Um diesen Prozess zu verstehen, wird er in vier Phasen geteilt:

  • Verflüssigungsphase (Hydrolyse) 

  • Versäuerungsphase (Acidogenese)

  • Essigsäurebildung (Acetogenese)

  • Methanbildung (Methanogenese)


Verflüssigungsphase (Hydrolyse):
In dieser Phase werden die Ausgangsstoffe (Eiweiße, Fette, Kohlenhydrate) in einfachere Bestandteile (Monomere wie z.B. Aminosäuren, Einfachzucker, Fettsäuren) zerlegt. Die dafür verantwortlichen Bakterien setzen Enzyme frei, die das Material auf biochemischem Weg zersetzen.

Versäuerungsphase (Acidogenese):
In der säurebildenden Phase werden die gelösten Stoffe zu organischen Säuren (Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure) sowie Kohlendioxid und Wasserstoff abgebaut. Ebenfalls entstehen auch geringe Mengen an Milchsäure und Alkohole.

Essigsäurebildung (Acetogenese):
In dieser Phase werden die Stoffe durch Bakterien zu Vorreiterstoffen des Biogases (Essigsäure, Wasserstoff und Kohlenstoff) umgesetzt. Da die Essigsäurebildung durch Wasserstoff gehemmt wird, müssen die Bakterien der Essigsäurebildung mit den Methanbildnern gemeinsam agieren. Bei der Bildung von Methan wird der Wasserstoff verbraucht.

Methanbildung (Methanogenese):
In der Methanbildungsphase wird die Essigsäure durch Methanbakterien unter Luftausschluss zu Methan, Kohlendioxid und Wasser umgebaut, sowie Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methan und Wasser.

Das Biogas wird anschließend durch einen zweiten Prozess, dem Entschwefeln, für den weiteren Einsatz gereinigt und aufbereitet. Mit dem entstandenem Biogas werden dann Bhkw's (Blockheizkraftwerk) betrieben und Strom und Wärme erzeugt.