Grünes Methan aus Kläranlagen

Die Pro­duk­tion umwelt­fre­undlichen Methans aus Kohlen­diox­id wäre mit­tels inno­v­a­tiv­er Tech­nik in Kläran­la­gen möglich, wobei das Methan wiederum wie Erdgas in der vorhan­de­nen Infra­struk­tur genutzt wer­den kön­nte. Ver­sorgt man die Mikroor­gan­is­men, die in Kläran­la­gen das Wass­er auf­bere­it­en, zusät­zlich mit etwas Wasser­stoff und Kohlen­diox­id, stellen sie reines Methan her. Damit kom­men Erdgasheizun­gen und ‑fahrzeuge klar, ohne dass es tech­nis­ch­er Anpas­sun­gen bedarf. Die bei­den Arbeits­grup­pen der Ruhr-Uni­ver­sität Bochum von Dr. Tito Gehring bei Prof. Dr. Marc Wich­ern und Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel haben gemein­sam ein tech­nis­ches Zusatz­mod­ul entwick­elt, dass im Prinzip jede Kläran­lage auf umwelt­fre­undliche Weise zu ein­er CO2-Senke und dezen­tralen Methan-Erzeu­gungsan­lage machen kann.

Methan hat als kli­maschädlich­es Gas einen schlecht­en Ruf. Es bringt aber einige gute Eigen­schaften mit, die es dazu befähi­gen, ein Baustein der Energiewende zu wer­den: Es ist leichter zu hand­haben und bess­er zu spe­ich­ern als Wasser­stoff, weil die Moleküle größer sind und es daher weniger leicht flüchtig ist. Seine Energiedichte ist vier­mal höher als die von Wasser­stoff, und es lässt sich ohne Anpas­sung in die vorhan­dene Erdgas­in­fra­struk­tur ein­speisen. Tito Gehring vom Lehrstuhl Sied­lungswasser­wirtschaft und Umwelt­tech­nik führt noch einen weit­eren Vorteil des Gas­es gegenüber Wasser­stoff an, der in südlichen, wasser­ar­men Gegen­den hergestellt wird: Exportiert man ihn und nutzt ihn hier, hat man gle­ichzeit­ig auch Wass­er exportiert. Dies wird durch das Methan als Energi­eträger stark gemildert, wodurch der Wasserver­lust um etwa die Hälfte reduziert wird.

Methan kann durch Bak­te­rien sehr effizient hergestellt wer­den und fällt zum Beispiel in Kläran­la­gen als Bestandteil von Bio­gas an. „Manche Kläran­la­gen gewin­nen dadurch ihren eige­nen Energiebe­darf und sind somit ener­getisch autark“, erk­lärt Tito Gehring. Das Bio­gas enthält allerd­ings nur 60 Prozent Methan und ver­schiedene andere Stoffe. Hier kommt das Konzept der Bochumer Arbeits­grup­pen ins Spiel: Damit hochkonzen­tri­ertes Methan entste­ht, brauchen die Mikroor­gan­is­men neben CO2 auch Wasser­stoff, der dem Sys­tem zuge­führt wer­den muss. Um ihn herzustellen, entwick­elte die Gruppe um Ulf-Peter Apfel von der Arbeits­gruppe Tech­nis­che Elek­tro­chemie und der Abteilung Elek­trosyn­these des Fraun­hofer UMSICHT eigens einen Elek­trol­y­seur mit einem edel­met­all­freien Katalysator, der lan­glebig und energieef­fizient für die Wasser­stof­fzu­fuhr sorgt.

So ver­sorgt pro­duzieren die Bak­te­rien in einem Zusatz­mod­ul, das im Prinzip an jed­er beliebi­gen Kläran­lage funk­tion­iert, ein Molekül Methan pro Molekül Kohlen­diox­id. Dabei ver­stof­fwech­seln sie neben­bei auch noch ver­schiedene Inhalt­stoffe des Abwassers und benöti­gen dabei keine weit­eren Nährstoffe. „Viele Kläran­la­gen sind ans Erdgas­netz angeschlossen und kön­nten das so erzeugte Methan ein­fach in die Ver­sorgung ein­speisen“, erk­lärt Tito Gehring.

Er sieht in Grünem Methan aus Kläran­la­gen einen von mehreren Bausteinen der Energiewende: „Erste Abschätzun­gen haben ergeben, dass allein durch die CO2-Bindung aus den Abgasen der Schlamm­be­hand­lung in Kläran­la­gen etwa 20 Liter Methan pro Tag und pro Ein­wohn­er gewon­nen wer­den kön­nten.“ Würde man das tun, würde man auch dafür sor­gen, dass weniger Methan als schädlich­es Klima­gas in die Atmo­sphäre gelangt. Denn die Methanfreiset­zung bei der Förderung von Erdgas, Öl und Kohle ist eine sehr wichtige Emis­sion­squelle für dieses Treibhausgas.