vgl. Artikel Biogasaufbereitung

Abhängig von der Nutzungsweise des Biogases (siehe oben) sind verschiedene Reinigungs- und Aufbereitungsschritte notwendig.

Schwefel findet sich als Schwefelwasserstoff (H₂S) im Biogas. Meist ist der Anteil gering, bei proteinreichem Substrat, wie beispielsweise Getreide oder Leguminosen, kann er jedoch stark ansteigen. Selbst geringe Mengen H₂S sind zu entfernen, da bei der Verbrennung Schwefelsäure (H₂SO₄)entsteht. Das kann zu direktem Verschleiß durch Korrosion im Motor oder Brenner, sowie zu indirektem Verschleiß durch Ansäuerung und damit Veränderung der Schmiereigenschaften des Motoröls führen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Entschwefelung. Gegebenenfalls sind mehrere Stufen nötig wie Grob- bzw. Feinentschwefelung.

• Reinigung nach der Gasproduktion durch Entschwefelungsfilter: Hier wird das Gas durch eisenhaltiges Filtermaterial (Raseneisenstein, Stahlwolle) geleitet. Das Filtermaterial muss ausgetauscht oder durch Erhitzen regeneriert werden, wenn es gesättigt ist.
• Reinigung im Gasraum durch Zugabe von Sauerstoff: Das H₂S (Schwefelwasserstoff) wird in elementaren Schwefel umgewandelt. Der Schwefel lagert sich im Gasraum ab. Dies ist bisher die gängigste und billigste Methode, hat aber den Nachteil, dass elementarer Schwefel in der Anlage akkumuliert. Das Verfahren kann nur eine begrenzte Menge von Schwefelwasserstoff neutralisieren. Außerdem ist dieses Verfahren nur möglich, wenn das Biogas vor Ort in einem BHKW oder Brenner verwendet wird. Bei Aufreinigung auf Erdgasqualität sind vor allem die zusätzlichen Stickstoffanteile sowie freie Sauerstoffanteile problematisch, da es zu Qualitätseinschränkungen im aufbereiteten Biomethan führt. Eventuell können dadurch vorgegebene maximale Grenzwerte im aufbereiteten Gas nicht oder nur noch mit erhöhtem Aufwand eingehalten werden. Andererseits bleibt der elementare Schwefel als Dünger in der Substratausbringung pflanzenverfügbar und kann als Schwefeldünger bilanziert werden.
• Ein verbessertes Verfahren ist die Zugabe von Luft oder eines anderen Oxidationsmittels direkt in die Reaktorflüssigkeit (Linde-Patent). Es läuft derselbe Prozess wie bei der Gasraumentschwefelung ab.
• Laugenwäsche: Das Biogas wird in einer Füllkörperkolonne im Gegenstrom mit Lauge gewaschen. Die Lauge muss anschließend entsorgt werden. Die Laugenwäsche reichert auch CO2 im Biogas ab.
• Biologische Entschwefelung: Ähnlich der Laugenwäsche, die Lauge wird in einem zweiten Aerobreaktor zur Hälfte regeneriert. Es entsteht ein im Vergleich zur Laugenwäsche reduzierter, schwefelfreier Abwasserstrom und ein Elementarschwefelschlamm. (Paques-Patent)
• Die Zugabe von Eisen-ionen: Bei hohen Proteinanteilen im Ausgangssubtrat können die Schwefelwasserstoffkonzentrationen schon 20.000 ppm übersteigen. Hier ist jeder Filter überfordert. Die Zugabe von Eisen-ionen hilft die Bildung von Schwefelwasserstoff im Faulbehälter wegen der hohen Affinität zum Eisen zu verhindern. Das Eisen verbindet sich mit Schwefel zu unlöslichen Eisensulfid (FeS). Das Eisensulfid verbleibt als Feststoff in der Gülle.
• Irreversible Adsorption an Aktivkohle: Die Aktivkohle wird teilweise iodiert, um die Beladungsfähigkeit zu erhöhen. Dieses Verfahren eignet sich nur bei sehr geringen H₂S-Konzentrationen, z. B. als Endreinigung.
• Rückführung von teilweise entschwefeltem Biogas in die Reaktorflüssigkeit. Dadurch wird das Austreiben des noch in der Flüssigkeit gelösten H₂S verbessert.

Zu beachten ist hier die Hemmwirkung des in der Gülle gelösten Schwefelwasserstoffes auf die Methanbildung. Wird nur auf die Entschwefelung des Gases geachtet und die Entschwefelung der Reaktorflüssigkeit vernachlässigt, geht die Methanbildung durch Vergiftung der Methan erzeugenden Bakterien bis auf Null zurück. Diese Probleme treten jedoch nur in Abfallvergärungsanlagen mit hohen Proteinfrachten oder bei stark schwefelhaltigen Pflanzenteilen (Raps) auf und kann durch die Mischung der zu vergärenden Substrate beeinflusst werden.

Wasser muß aus dem Biogas entfernt werden, da es schädlich für Verbrennungmotoren ist. Bei einer Einspeisung in das Erdgasnetz muß das Gas trocken sein, um die Bildung von Wassertaschen durch Kondensation zu vermeiden. Da Ammoniak gut wasserlöslich ist, kann es bei der Trocknung aus dem Gas entfernt und mit dem Kondensat abgeführt werden. Biogas wird durch die Kühlung des Gases im Erdreich oder durch Kompressorkälte entfeuchtet. Die Unterschreitung der Taupunkttemperatur des Wasserdampfes lässt das Wasser kondensieren (von der gasförmigen in die flüssige Phase übergehen). Dann kann das Wasser in Tiefpunkten der meist erdverlegten Biogasleitung gesammelt und abgeleitet werden. Bei einer Kühlung durch Kältemaschinen fällt das Wasser im Biogas an den Kälteregistern aus und kann dort gesammelt und abgeleitet werden.

CO₂ ist nicht weiter oxidierbar und trägt daher nicht zum Heizwert des Biogases bei. Um in das Erdgasnetz einspeisen zu können oder um erdgasgeeignete Kraftfahrzeuge mit Biogas betreiben zu können, muß dessen Heizwert an das Erdgas angepaßt werden. Da Methan die energieliefernde Komponente des Biogases ist, muß dessen Anteil durch Entfernung von CO₂ erhöht werden.

Die Aufbereitung des Biogases umfasst neben den bereits geschilderten Verfahren zur Entschwefelung und zur Reduzierung des Ammoniak-Anteils vor allem die Reduzierung des CO₂- und O₂-Anteils. Die derzeit gängigen Verfahren der Methananreicherung durch CO₂-Abtrennung sind Gaswäschen wie z. B. die Druckwasserwäsche (Absorptionsverfahren mit Wasser oder speziellen Waschmitteln) und die Druckwechsel-Adsorption (Adsorptionsverfahren an Aktivkohle). Bereits in den 1980er Jahren wurden in zwei Klärwerken in Deutschland eine Trennung des CO₂ im Klärgas durch Absorptionsmittel wie z. B. Monoethanolaminlösung (Aminwäsche) über Jahre erfolgreich betrieben, um sie dann ins Erdgasnetz einzuspeisen. Daneben sind weitere Verfahren wie eine kryogene Gastrennung (mittels tiefen Temperaturen) oder eine Gastrennung durch eine Membran in der Entwicklung für eine allgemeine Anwendung im Biogasbereich.

Je nach Herkunft hat Erdgas aus verschiedenen Netzen unterschiedliche Heizwerte. Bei einer Einspeisung von aufbereitetem Biogas muß dessen Heizwert an das jeweilige Netz angepaßt werden. Der sogenannte Wobbeindex definiert diesen Wert. Durch Beimischen von Gasen (Propan, Butan)ist eine Erhöhung möglich. Zunächst lag die Konditionierung in der Verantwortung des Gaseinspeisers. Um den Netzzugang zu erleichtern, wurde diese Verantwortung 2008 durch die Gasnetzzugangsverordnung auf den Netzbetreiber übertragen.

Die Verdichtung von Biogas ist notwendig, wenn aufbereitetes Biogas in das Erdgasnetz eingespeist werden soll. In diesem Fall sind, abhängig vom jeweiligen Netz, niedrige bis mittlere Drücke bis etwa 20 bar notwendig. Für die Nutzung als Treibstoff ist eine stärkere Komprimierung auf über 200 bar notwendig, um ausreichende Energiedichten zu erhalten. Solch hohe Drücke sind nur mit einer mehrstufigen Verdichtung realisierbar.

In Deponie- und Klärgasen können Siloxane sowie halogenierte und cyclische Kohlenwasserstoffe enthalten sein. Siloxane verursachen stark erhöhten Motorenverschleiß. Die Kohlenwasserstoffe führen zu Emissionen toxischer Verbindungen. Mit Aktivkohle können sie aus dem Gas entfernt werden.

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