Deponiegas – Was ist das und wie lässt es sich (energetisch) nutzen?

Biogas ist gleich Biogas? Könnte man meinen, doch tatsächlich gibt es einige verschiedene Arten von Biogas – abhängig von der jeweiligen Entstehungsart des Gases und der genutzten Ausgangsmasse zur Herstellung. Eine Art von Biogas, die vor allem im Hinblick auf das Thema der nachhaltigen Energiegewinnung eine wichtige Rolle spielt, ist das sogenannte Deponiegas.

Wie genau diese Art von Gas entsteht, was seine wichtigsten Eigenschaften sind und welche Chancen, aber auch welche Probleme Deponiegas mit sich bringt, lesen Sie in diesem Beitrag.

Was ist Deponiegas? – Eine Definition

Wie der Name vielleicht schon vermuten lässt, entsteht Deponiegas auf Mülldeponien. Während der Vergärung des hier gelagerten Mülls findet ein biochemischer Prozess statt. Dabei sind verschiedene Mikroorganismen im Einsatz. Sie zersetzen den Müll und scheiden dabei, je nach Sauerstoff-und Temperaturbedingungen, gasförmige Stoffwechselprodukte aus. So bleibt am Ende des Abbauprozesses ein wassergesättigtes Gemisch aus Methan (CH₄) und Kohlenstoffdioxid (CO₂) über: das Deponiegas.

Abhängig davon, welche Arten von Müll die Mikroorganismen zersetzt haben und wie lange diese insgesamt gelagert wurden, kann die Zusammensetzung des Endproduktes variieren. Neben Methan und Kohlenstoffdioxid gehören so auch Stickstoff, Schwefelwasserstoff, Wasser und Thiole zu seinen Bestandteilen. Deponiegas entsteht also nicht immer zwingend in derselben Zusammensetzung. In seinen Einsatzbereichen ist es aber trotzdem mit nahezu gleichem Output nutzbar.

Wie entsteht Deponiegas und was sind seine Eigenschaften?

Deponiegas entsteht, grob aufgeteilt, in zwei Prozessen: der aeroben Phase, in der eine Zersetzung des Mülls mit Sauerstoff stattfindet, und der anaeroben Phase, in der die Zersetzung ohne Sauerstoff abläuft. Wie lange es von Beginn der Zersetzung bis zum fertigen Deponiegas dauert, hängt stark von der Art der deponierten Abfälle ab. Bei der Entstehung des Gases auf einer typischen Hausmülldeponie kann man von einem gut zweijährigen Abbauprozess ausgehen. Dieser läuft wie folgt ab:

1. Die aerobe Phase

Zunächst beginnt die aerobe Abbauphase. Hierbei nutzen die Mikroorganismen den in den Abfällen befindlichen Sauerstoff zum Abbau der vorhandenen organischen Masse. Nach circa einem halben Jahr ist der erste Prozess zur Bildung von Deponiegas abgeschlossen. Der Sauerstoffgehalt des Mülls ist auf nahezu 0 Prozent gesunken, der Gehalt von Kohlenstoffdioxid liegt bei rund 20 Prozent. Jetzt beginnt der Hauptprozess, der anaerobe Abbau.

2. Die anaerobe Phase

Im Hauptprozess findet als erstes die sogenannte Nichtmethanphase, auch saure Gärung genannt, statt. Hierbei werden die Proteine, Kohlenhydrate und Fette (in der Biomasse des Mülls enthalten), von säurebildenden Bakterien in organische Säuren, niedermolekulare Alkohole, Ammonium und Schwefelwasserstoff umgewandelt. Der Kohlenstoffdioxidgehalt steigt hierbei bereits auf rund 80 Prozent. Dieser Prozess kann sich über mehrere Monate erstrecken. Auf dem Weg vom Müll zum Deponiegas beginnt danach eine nicht stabile Methanphase. Hierbei stabilisieren sich Temperatur und pH-Wert des organischen Mülls und die Mikroorganismen werden langsam aktiv. Aus Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Essigsäure bilden sie Methan. Dessen Gehalt steigt nun auf rund 55 bis 60 Prozent an, bei gleichzeitiger Abnahme der CO2-Emissionen.

Nach etwa ein bis zwei Jahren hat sich das Verhältnis von Methan und Kohlenstoffdioxid ausbalanciert und die stabile Methanphase ist erreicht. Hier bildet sich nun das eigentliche Deponiegas. Dieses ist für einen Zeitraum von bis zu 25 Jahren relativ stabil in seiner Zusammensetzung und lässt sich perfekt zur Energiegewinnung nutzen.

Strom und Wärme aus Müll – So können Sie Deponiegas richtig nutzen

Wie jedes andere Biogas auch, eignet sich Deponiegas besonders gut für eine energetische Nutzung. Das bedeutet, dass es sich zur Produktion von Strom und Wärme einsetzen lässt. In speziellen Deponiegasanlagen saugen spezielle Vorrichtungen das bei der Vergärung des Mülls entstehende Gas ab und leiten es über entsprechend installierte Rohrleitungen zu einem Blockheizkraftwerk. Dort wird es dann in Strom und Wärme umgewandelt.

Sehr effektiv gestaltet sich die Nutzung von Deponiegas in Verbindung mit Kraft-Wärme-Kopplung. Dabei treiben ein Motor oder eine Turbine einen Generator an, wodurch Strom produziert wird. Als Nebenprodukt entsteht Wärme, die sich ebenfalls nutzen lässt. Zudem ist es möglich, Deponiegas mit Erdgas zu mischen und als Antrieb für ein Gaskraftwerk zu nutzen. Außerdem lässt es sich zur Wärmegewinnung in einem Heizkessel verbrennen. Bei allen Nutzungsvarianten ist es sinnvoll, dass Deponiegas vorher zu reinigen, kann es doch schädliche Stoffe enthalten.

Die (Umwelt-) Gefahren von Deponiegas – so kann man ihnen entgegenwirken

Deponiegas hat prinzipiell einen sehr hohen Methan-und Kohlenstoffdioxidgehalt. Gelangen diese Stoffe unkontrolliert in die Atmosphäre, hat das extrem negative Auswirkungen auf Klima und Umwelt. Denn sowohl CH4 als auch CO2 fördern den Treibhauseffekt und schaden damit dem Klima. Eine sichere Ableitung des Deponiegases in das Blockheizkraftwerk ist deswegen ein absolutes Muss.

Hinzu kommt, dass Methan ein sehr leicht entzündliches Gas ist, was die Brandgefahr von Deponiegas maßgeblich erhöht. Zudem besteht bei einer Erwärmung unter Druck eine nicht zu unterschätzende Explosionsgefahr. Und auch für den Menschen kann Deponiegas bei Aufnahme über die Atemwege durch falsche Handhabung gefährlich werden. Zu hohe Konzentrationen des Gases können zu Bewusstlosigkeit, Ersticken oder Vergiftungen führen. Darüber hinaus kann der im Gas enthaltene Schwefelwasserstoff Geruchsbelästigungen hervorrufen. Wichtig ist deswegen, dass die Nutzung von Deponiegas immer höchsten Sicherheitsanforderungen entspricht.

Deponiegas in der Energiegewinnung – heute und in Zukunft

Neben den Gefahren und Problematiken birgt die Nutzung von Deponiegas jedoch auch eine Menge an Vorteilen. Vor allem in der Energiewende spielt es eine entscheidende Rolle. Grund dafür ist, dass Mülldeponien zu den größten, menschengemachten Methanproduzenten gehören. Werden das hier entstehende Methan und Kohlenstoffdioxid nicht abgefangen und gelangen unkontrolliert in die Atmosphäre, kommt es zur einer Verstärkung des Treibhauseffektes.

Ist es jedoch umgekehrt der Fall und das Deponiegas wird kontrolliert abgefangen und entsprechend zur Produktion von Strom und Wärme weitergeleitet, hat das einen sehr positiven Effekt auf Natur, Umwelt und Klima. Aus diesem Grund birgt die Verstromung von Deponiegas ein großes Potenzial: mittels kontrollierter Abfallwirtschaft dem Klimawandel entgegen zu wirken.