Entschwefelung
Für die Entschwefelung des Rohbiogases und die Auswahl einer geeigneten Reinigungsmethode ist die Schwefelkonzentration im Biogas von großer Bedeutung. Die nachfolgende Grafik macht deutlich, wie unterschiedlich die auftretende Schwefelwasserstoffkonzentration in einzelnen Biogasanlagen ausgeprägt ist. Die Ergebnisse zeigen eine H2S Streuung von wenigen ppm bis 1.500 ppm im Biogas.
Abbildung 1: Gemessene H2S-Gehalte in Gasen aus Biogas, Klärgas und Deponien
![Das Bild zeigt den Schwefelwassersoffgehalt im Biogas aus verschiedenen Anlagen. Bei Biogas liegt er häufig bei rund 1.000 ppm bis zu 1.500 ppm, einige Anlagen weisen Anteile von unter 500 ppm auf. Klärgas und Deponiegas weisen tendenziell niedrigere Verunreinigungen durch H2S auf.
[Haberbauer 2004]](/_internal/cimg!0/3bkve4dhvig9l2gdidyfbkuw06cgmig.png)
[Bildbeschreibung einblendenBildbeschreibung ausblenden]
Das Bild zeigt den Schwefelwassersoffgehalt im Biogas aus verschiedenen Anlagen. Bei Biogas liegt er häufig bei rund 1.000 ppm bis zu 1.500 ppm, einige Anlagen weisen Anteile von unter 500 ppm auf. Klärgas und Deponiegas weisen tendenziell niedrigere Verunreinigungen durch H2S auf. [Haberbauer 2004]
Es können verschiedene Verfahrensprinzipien, wie biologische, absorptive, chemische, adsorptive oder sorptionskatalytische Verfahren unterschieden werden.
Biologische Verfahren
Biologische Verfahren basieren auf dem Prinzip von Schwefelwasserstoff verzehrenden Mikroorganismen. Diese Verfahren können zur Grobentschwefelung von Biogasen eingesetzt werden und liefern bei der Verwertung in einem Gasmotor ausreichende Reinheiten.
Durch den hohen Lufteintrag von 6% ist eine Entschwefelung im Fermenter sowie die Entschwefelung mit Biotropfkörpern für die Aufbereitung von Biogas zur Netzeinspeisung nicht geeignet. Es wird eine zu große Menge an Sauerstoff und Inertgas in das Biogas eingebracht. Soll ein Methangehalt von 96-97 % erreicht werden, müssten diese Gasbegleitstoffe wieder aus dem Biogas entfernt werden.
Derzeit laufen Versuche statt der Lufteinblasung direkt Sauerstoff einzudüsen, dadurch wird kein Stickstoff in das Biogas eingebracht. Diese Systeme sind dann wieder für die Aufbereitung von Biogas nach der ÖVGW-Richtlinie G31 bzw. G33 geeignet.
TIPP
Die Rohgas- Qualität bzw. Zusammensetzung (CH4-, CO2-, H2S-, O2-, N2-Gehalt) ist ausschlaggebend dafür, ob und mit welchem Aufwand das Biogas auf Erdgasqualität veredelt werden kann. Diese Qualitätsanforderungen sollten durch eine entsprechende Qualitätskontrolle nach der Vergärung überwacht und - bei Zukauf des Gases - vertraglich mit dem Biogas-Lieferanten vereinbart werden.
Aus Sicherheitsgründen wird empfohlen, den O2-Wert online (permanent) zu messen.
Da das Biogas im Bereich der Vorentschwefelung mit Wasserdampf gesättigt ist, sollte bei der Leitungsführung (Analysegasleitung, Gas-Verbindungsleitungen, usw.) auf den Einbau von Kondensatabscheider und auf ev. Frostgefahr besonderes Augenmerk gelegt werden.
Eine biologische Entschwefelung mittels Biowäscher ist zur Vorentschwefelung gut geeignet, ist aber mit höheren Investitionskosten verbunden und erst ab einer Anlagengröße von 200 m³/h sinnvoll. [IE 2005]
Adsorptive Verfahren
Die Verfahren wie die Adsorption an eisenhaltiger Masse oder die Adsorption an Zinkoxiden haben geringe Investitionskosten, können aber im Betrieb sehr hohe Kosten verursachen.
Die Entschwefelung mittels Aktivkohle ist nur für die Feinentschwefelung geeignet, da bei höheren Schwefelgehalten die Aktivkohle zu schnell beladen ist.
Chemische Verfahren
Chemische Verfahren basieren auf der Zugabe von schwefelbindenden Reagenzien in den Vergärungsprozess. Im Wesentlichen können die Verfahren nach dem Prinzip der Fällung, der Adsorption und Absorption unterschieden werden. Die Fällung an Eisensalzen hat geringe Investitionskosten, kann aber im Betrieb sehr hohe Kosten verursachen. Systeme, die für die Größenordnung einer Biogasanlage zu aufwändig sind, werden hier aus ökonomischer Sicht nicht behandelt.
Bei der chemischen Entschwefelung sind sehr viele unterschiedliche Systeme auch hinsichtlich der verwendeten Chemikalien verfügbar. Sie werden intensiv in der Erdgasindustrie zur Gasaufbereitung im großen Maßstab angewandt.
Schlussbemerkung
Offensichtlich ist, dass unter den gängigen Methoden kein „ideales“ Entschwefelungverfahren vorhanden ist. Da eine Methananreicherung zur Einspeisung in das Gasnetz ohnehin notwendig ist, ist die gleichzeitige Entschwefelung mittels Druckwasserwäsche vorteilhaft.
Unter bestimmten Umständen macht es aber auch durchaus Sinn, eine biologische, eine chemische oder physikalische Stufe der Methananreicherung vorzulagern. So könnten durch die Koppelung verschiedener Verfahren hintereinander die Betriebskosten minimiert werden.
Eine biologische Entschwefelung bereitet beispielsweise das Gas mit 200 ppm für die zweite Stufe vor, welche wiederum problemlos eine Reinheit von < 10 ppm erreichen kann. Wird die zweite Stufe etwa mittels Aktivkohlefilter realisiert, können die Betriebskosten aufgrund der geringeren Frachten und der damit verbundenen längeren Filterstandzeiten gesenkt werden.