Tanken mit Erdgas

Bak­terien machen mo­bil

Die unterschiedlichsten Entwicklungen der Energiezukunft werden derzeit in Expertenkreisen diskutiert. Heribert Insam, Leiter des Instituts für Mikrobiologie, untersucht die Möglichkeiten der Methangewinnung in Biogasanlagen. In der Nutzung von methanbasierter Mobilität kann das bereits bestehende Netz genützt werden.

Mobilität ist in der Klimadiskussion ein zentrales Thema. Von Autos mit Elektroantrieb über Wasserstoff-Mobilität bis hin zu Mobilität mit Methan – Energiezukunft denken heißt, alle Vor- und Nachteile der einzelnen Komponenten abzuwägen. „In der Forschung wird auf allen Ebenen an alternativen Mobilitätskonzepten gearbeitet. Wir sind heute auf einem Stand, an dem wir so rasch wie möglich handeln müssen. Es bietet sich an, das bestehende Erdgas-Netzwerk noch intensiver zu nützen – und wir wissen wie“, so Insam, der daran forscht, mithilfe von Mikroorganismen Methan zu erzeugen. In Österreich ist die Zahl der etwa 300 bestehenden Biogasanlagen im Vergleich auch zu Nachbarländern wie Deutschland, im Verlauf der letzten Jahre, nicht gestiegen – ein Fehler, wie Heribert Insam betont. „In diesen Biogasanlagen werden landwirtschaftliche Abfälle und Bioabfälle bearbeitet“, erläutert der Wissenschaftler. Auch in Innsbruck werden die Bioabfälle in Kläranlagen zu Biogas weiterverarbeitet.

Mobilität durch Abfall

„Mikroorganismen erzeugen aus organischen Reststoffen, wie etwa dem Bioabfall, oder in den Faultürmen in Kläranlagen Biogas, das zu 60 Prozent aus Methan und 40 Prozent Kohlendioxid besteht. Verwendet wird es hauptsächlich für Wärme- und Stromgewinnung“, verdeutlicht Insam. Üblicherweise wird aus dem entstehenden Biogas in einem Blockheizkraftwerk Strom erzeugt und die bei diesem Prozess entstehende Abwärme thermisch genutzt. Insam empfiehlt noch eine weitere Methode: „Dieses Biogas kann auf einen Methangehalt von 95 Prozent aufgefettet und direkt in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden.“ Aus dem Überschussstrom aus Photovoltaikanlangen und Windkraftwerken wird aus Wasser in einer Elektrolyse Wasserstoff erzeugt und in eine Biogasanlage eingeleitet. „Spezielle Mikroorganismen, sogenannte Archaeen, verwandeln diesen Wasserstoff mit Kohlendioxid, das in jeder Biogasanlage vorhanden ist, zu Methan, das man anschließend in das Netz einspeisen kann“, so Insam. Methan kann aber nicht nur aus dem überschüssigen Strom und in Biogasanalgen produziert werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung ehemaliger Erdgaslagerstätten, wie sie beispielsweise in Oberösterreich vorhanden sind. „In das poröse Gestein der Lagerstätten wird Wasserstoff eingespeist und die darin lebenden Mikroorganismen wandeln den Wasserstoff in Biomethan um“, erläutert der Mikrobiologe, der in dieser Methode ein enormes Potential zur Gewinnung von Methan und gleichzeitig für die Steigerung der Effizienz von Biogasanlagen sieht. „So könnte ein beträchtlicher Teil des Energiebedarfs abgedeckt und vor allem das Speicherproblem gelöst werden“, verdeutlicht Insam. Gleichzeitig kann der CO2-Ausstoß reduziert werden.

 

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Bestimmte Mikroorganismen wandeln Biogas in Methan um, das direkt in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden kann. (Bild: Heribert Insam)

 

Großes Energiepotential

Die in Biogasanlagen lebenden hydrogenotrophen, also wasserstofffressenden, Archaeen, erzeugen Methan, ein Molekül, das im Verhältnis zu Wasserstoff ein sehr großes ist. Das hat den Vorteil, dass diese großen Moleküle nicht so leicht aus Leitungen oder im Motor selbst entweichen können. „Hier sind die kleinen Wasserstoff-Moleküle im Nachteil, sie haben einen enormen Schlupf“, erläutert der Wissenschaftler.  Methan weist zudem eine drei Mal so hohe Energiedichte auf wie Wasserstoff. Um mit Wasserstoff dieselbe Energiedichte zu erreichen, müsste der Druck in den entsprechenden Tanks mit 700 bar etwa drei Mal höher sein, was dickere Wandungen mit sich bringen würde. Tanks für Methan seien deswegen leichter. „In Österreich und Europa ist durch Forschung genügend Knowhow und die notwendige Infrastruktur vorhanden, die Mobilität durch Methan voranzutreiben“, so Insam, der mit seinem Team daran forscht, in Biogasanlagen auch schwer verwertbare Substrate zu Methan zu verarbeiten. In einem vom FWF finanzierten DACH-Projekt untersucht ein Team an Expertinnen und Experten der Uni Innsbruck, unter der Leitung von Sabine Podmirseg, den Einsatz anaerober Pilze in Biogasanlagen. „Diese Pilze sind in der Lage, lignocellulosereiche, also holzige Substrate wie Stroh, in Glucose zu spalten. In weiterer Folge können diese Bestandteile wieder zu Biomethan umgewandelt werden“, erläutert der Mikrobiologe. Die Forscherinnen und Forscher sind weltweit auf der Suche nach Quellen für diese Pilze und wurden im Verdauungstrakt vieler Wiederkäuer fündig. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen so zur zukunftsweisenden Optimierung von Mobilität beitragen.

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