Biomasse stellt die Anlagenbauer vor neue technische Herausforderungen

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Moleküle emittieren charakteristische Lichtspektren, wenn sie mit infrarotem Licht bestrahlt werden. Diese Spektren liefern Informationen über chemische Bindungen, woraus auf bestimmte Elemente oder Stoffgruppen geschlossen werden kann. Das von Siemens entwickelte Gerät strahlt infrarotes Licht durch ein Glasfenster in den Fermenter und misst so den Säuregehalt. Das Risiko einer unerwarteten Übersäuerung fällt weg, und die Anlagen können voll ausgefahren werden. Experten schätzen, dass dadurch der Energieertrag um fünf bis zehn Prozent steigt.

Biokorrosion: Entschwefelung unabdingbar

Eine weitere spezifische Herausforderung an den Anlagenbau erläutern Stephan Prechtl und Martin Faulstich (ATZ Entwicklungszentrum, Sulzbach-Rosenberg) in ihrer Studie: In biologischen Anlagen zur Biomasseverarbeitung und zur Energieerzeugung besiedeln Biofilme Werkstoffe wie Metall, Naturstein, Zement oder Kunststoff und können durch ihre Stoffwechselaktivität beispielsweise den pH-Wert, das Redoxpotenzial, die Sauerstoffkonzentration und andere korrosionsrelevante Parameter verändern, die eine beschleunigte Korrosion dieser Werkstoffe bewirken.

Landwirtschaftliche Biogasanlagen wurden und werden häufig in Betonbauweise errichtet und mit Hilfe mechanischer Rühraggregate durchmischt. Der beim anaeroben mikrobiologischen Substratabbau gebildete Schwefelwasserstoff und dessen Folgeprodukte (schwefelige Säure und Schwefelsäure) sind vielfach für Korrosionsschäden an Bauwerken und Aggregaten wie Rührwerken, Wärmetauschern und Blockheizkraftwerken verantwortlich. Das bisher gängigste Verfahren zur Reduzierung des Schwefelwasserstoffgehalts in Biogas ist die direkt im Fermenter stattfindende biologische Entschwefelung. Diese sehr einfache Variante der mikrobiologischen Entschwefelung mit geringen Investitions- und Betriebskosten wird bei einem Großteil der Anlagen eingesetzt. Unter optimalen Bedingungen kann eine Entschwefelungsrate von 95 % erzielt werden.

Ablagerungen von elementarem Schwefel können zu Verstopfungsproblemen beispielsweise an Rohrleitungen führen. Besonders schwankende Rohgaskonzentrationen beeinflussen die mikrobiologische Entschwefelung direkt im Gasraum des Fermenters negativ.

Die Korrosionsschäden lassen sich in der Praxis oft durch die Wahl eines besser geeigneten Verfahrens zur Entschwefelung des Biogases vermeiden. Praktische Bedeutung haben folgende Verfahren, die jedoch im Einzelfall auf ihre jeweilige technische Eignung und die notwendigen Investitions- und Betriebskosten hin überprüft und bewertet werden müssen:

• Fällung durch direkte Eisensalzzugabe

• Laugenwäsche

• Adsorption an eisenhaltigen Massen

• Adsorption an Aktivkohle

• Externe biologische Entschwefelung in einem separaten Reaktor.

Viele der geschätzt 7.000 Biogasanlagen in Deutschland arbeiten seit Jahren unterbrechungsfrei. Hier entspricht die Anlagentechnik zumeist nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik; sensible Bauteile verschleißen zunehmend - Fachleute erwarten deshalb...

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