Neue Technik steigert Biogas-Ertrag aus Klärschlamm von unter 40 auf 83 Prozent

Klärschlamm ist nicht einfach stinkender Müll, sondern ein wertvoller Rohstoff und Energieträger. Daraus lässt sich beispielsweise Biogas erzeugen, bei konventioneller anaerober Gärung allerdings nur mit einem niedrigen Wirkungsgrad von unter 40 Prozent. Da lässt sich noch was machen, dachten sich Forscher der Washington State University und entwickelten eine Methode, die den Ertrag mehr als verdoppelt.

Zwei neue Vorbehandlungsschritte steigern den Ertrag erheblich

Dieser Abfallstoff ist in großer Menge vorhanden und wird gewiss nicht so bald weniger. Darum gilt es, das Beste daraus zu machen und möglichst wenig Restschlamm auf Deponien unter Freisetzung von Treibhausgasen vergammeln zu lassen. Die Wissenschaftler haben sich zwei Vorbehandlungsschritte ausgedacht, unter anderem mit einem neuartigen Bakterienstamm, die die Menge des gewonnenen Biogases auf bis zu 83 Prozent steigern und gleichzeitig die Entsorgungskosten halbieren. Ihre Studie veröffentlichten sie im »Chemical Engineering Journal«.

Kläranlagen nutzen das Biogas oft zur eigenen Energieversorgung

Allein in den USA erzeugen rund 7.500 Kläranlagen Biogas aus ihrem Klärschlamm – das ist etwa die Hälfte aller Betriebe. Dabei zersetzen Mikroben den Ausgangsstoff unter Sauerstoffabschluss und reduzieren so gleichzeitig das Abfallvolumen. Viele Anlagen nutzen das erzeugte Biogas zur Deckung des eigenen Strombedarfs, andere speisen die Energie ins Netz ein. Dabei bleiben allerdings 60 Prozent des beinhalteten Kohlenstoffs ungenutzt – und auch das erzeugte Biogas behält einen hohen Kohlendioxidanteil zwischen 35 und 40 Prozent. Letzteres erschwert die direkte Nutzung als Brennstoff und erfordert eine zusätzliche Aufbereitung.

Neue Bakterien verbessern die Brennstoffqualität erheblich

In dem neuen zweistufigen Verfahren namens »Advanced Pretreatment and Anaerobic Digestion (APAD)« brechen die Forscher resistente organische Verbindungen durch hohe Temperatur, Druck und Sauerstoff auf. Damit können sie die herkömmliche Vergärung deutlich verkürzen und die Mikroben gewinnen sehr viel mehr Biogas aus dem Material. Im zweiten Schritt kommt der neuartige methanogene Bakterienstamm zum Einsatz, der hochreines, »erneuerbares Erdgas« erzeugt. Das Bakterium wandelt unter Wasserstoffzufuhr das Kohlendioxid biologisch in zusätzliches Methan um und verbessert so die Brennstoffqualität erheblich. Das Team hat den Bakterienstamm patentiert und sucht nun nach einem Industriepartner, um eine größere Pilotanlage zu entwickeln.