Biogas-CO₂-Methanolwäsche
Dass Biogasanlagen einen Anteil von 30 % bis 70 % des erzeugten Rohbiogases als CO₂ in die Atmosphäre emittieren, kann als klimaneutral gerechtfertigt werden. Schließlich haben die in Biogasanlagen verarbeiteten Pflanzen das CO₂ durch Fotosynthese aus der Atmosphäre entnommen. Tatsächlich ist für den Klimaschutz die Rückführung des CO₂ aus der Biogasaufbereitung in die Atmosphäre jedoch keine gute Lösung und lässt sich durch die Nutzung der CCS-Technik vermeiden. Mit der unterirdischen Einspeicherung des CO₂ aus der Biogasaufbereitung wird eine klimapositive Technik zur Verfügung gestellt, mit der bei breiter Nutzung große CO₂-Mengen aus der Atmosphäre entfernt werden können.
Verfahrensablauf der Biogas-CO₂-Methanolwäsche
Unsere Abgas-CO₂-Methalwäsche des Rohbiogases arbeitet mit folgendem Verfahrensablauf:
Schritt 1 Reduzierung des Schwefelgehalts des Rohbiogases mit einem Grob-Schwefelfilter
Schritt 2 Trockung und Kühlung des Rohbiogases auf Umgebungstemperatur
Schritt 3 Tieftemperaturkühlung des Rohbiogases auf bis zu -50 °C, energieoptimiert durch Nutzung der Kälte des gewaschenen Biogases
Schritt 4 Isotherme Wäsche des Rohbiogases mit Methanol bei Tieftemperatur in einer Absorptionskolonne, dabei
- Gewinnung eines gewaschenen, CO₂-freien und Schwefelfreien Biogases und
- Erzeugen eines Methanol-Stoffstroms, beladen mit CO₂, mit Schwefelverbindungen und mit einer kleinen Teilmenge des CH4
Schritt 5 Erwärmung des gewaschenen, CO₂-freien Biogases auf Umgebungstemperatur, energieoptimiert durch Nutzung der Wärme des zu kühlenden Rohbiogases des Schrittes 3
Schritt 6 Verkauf des gewaschenen, CO₂-freien Biogases, das zu mehr als 90% aus Methan besteht, z. B. durch Einspeisung in das Erdgasnetz,
Schritt 7 Regenerierung des beladenen Methanol-Stoffstroms in einer ersten Stufe durch thermische Desorption des absorbierten CH4 und der absorbierten Schwefelverbindungen,
Schritt 8 Reinigung des desorbierten CH4 mit einem Schwefelfilter,
Schritt 9 Regenerierung des beladenen Methanol-Stoffstroms in einer zweiten Stufe in einer Regenerierkolonne, dabei
- Gewinnung von reinem Methanols zur Wiederverwendung in der Absorptionskolonne und
- Desorption von reinem, gasförmigem CO₂
Schritt 10 Verdichtung des desorbierten CO₂, Tieftemperaturkühlung auf bis zu -40 °C und Verflüssigung des CO₂ für den nachfolgenden Transport zur Lagerstätte.
Entwicklungsstand des Biogas-CO₂-Methanolwäsche
Zurzeit testet Kirchner Energietechnik GmbH in Kooperation mit der Hochschule Stralsund eine Anlage zur CO₂-Methanolwäsche. Die Testanlage eignet sich zur Verarbeitung von Gasen mit unterschiedlichem CO₂-Gehalt, u. a. zur Verarbeitung von Biogas.
Die Testanlage ist in einen 10-Fuß-Container eingebaut. Die Absorptionskolonne, die Regenerierkolonne und die Kältetechnik sind außerhalb des Containers an der Stirnseite angebaut. Mit der Testanlage lassen sich ca. 100 m³/h Rohbiogas verarbeiten.
Kosten der Biogas-CO₂-Methanolwäsche
Bei dem aktuellen Entwicklungsstand der Biogas-CO₂-Methalwäsche ist eine Kostenschätzung mit großen Unsicherheiten behaftet. Die nachfolgend angegebenen Werte sollen nur der groben Orientierung dienen.
- Für eine Biogasanlage mit einer Kapazität von ca. 300 m³ Rohbiogas beträgt der Kaufpreis für eine Containeranlage zur Biogas-CO₂-Methalwäsche ca. 700.000 €
- Die Energiekosten für die Biogasaufbereitung, verursacht durch den Energieaufwand für die Tieftemperatur-Kälte, die Regenerierung des Methanols und die CO₂-Verflüssigung betragen ca. 6 ct/m³Rohbiogas.
- Auf der Habenseite steht dem Betreiber der Biogasanlage eine Vergütung für aus der Atmosphäre entferntes CO₂ mindestens in Höhe der CO₂-Steuer von zurzeit 65 €/t CO₂ zu. Umgerechnet mit 40% CO₂-Gehalt im Rohbiogas entspricht dies einem Vergütungsanspruch von 5 ct/m³ Rohbiogas.