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Entschwefelung

Das aus dem Fermenter und Nachgärer direkt erzeugte Biogas besitzt eine hohe Konzentration an Schwefel und Schwefelverbindungen, wie z.B. Schwefelwasserstoff. Die Konzentration dieser ungewollten Begleitstoffe ist von den eingesetzten Substraten abhängig und variiert zwischen 200 – 1500 ppm (Teile auf eine Million Teile oder ml/m³). Der enthaltene Schwefel würde bei direkter Einbringung in ein Block-Heiz-Kraftwerk durch den Verbrennungsvorgang in Schwefeldioxid (und Wasser) umgewandelt werden, welches als gesundheits- und umweltschädlich eingestuft wird. Zusätzlich beeinträchtigt dieser Umwandlungsprozess, bzw. das Umwandlungsresultat den Motor erheblich und sorgt für eine zusätzliche Belastung der Anlage. Eine Filtrierung der Schwefelverbindung sorgt somit gleichzeitig für weniger Verschleiß, geringere Unterhaltungs- und Wartungskosten, sowie eine höhere Laufleistung des BHKW. Nebenher wird die Verringerung der Belastung mit schädlichen Verbrennungsabfällen durch die Einführung des Formaldehydbonus in der Novelle 2009 des deutschen Erneuerbaren Energie Gesetz eine zusätzliche Bedeutung eingeräumt und zur Investitionskostenrefinanzierung für eine Entschwefelungsanlage und eines Katalysators als gesonderter Bonus „on top“ vergütet. Nur durch die Verbrennung von schwefelarmen Biogas kann das Abgas überhaupt in einem Katalysator von den Schwebstoffen gereinigt werden, andernfalls würde er innerhalb kürzester Zeit einen Defekt erleiden.

Generell unterscheid man bei der Minimierung des Schwefelanteils in eine Grob- und Feinfiltration, während für die Erreichung der Bonusberechtigung des Formaldehydbonus die Grobreinigung ausreichend ist, muss für die Einspeisung in das Erdgasnetz gleich ob für die Qualitätsstufen Erdgas L oder Erdgas H zumeist immer eine angeschlossene Feinreinigung folgen. Die Reinigung kann in verschiedenen Verfahren erfolgen, dabei wird prinzipiell zwischen biologischer, chemischer oder physikalischer Reinigung unterschieden, zusätzlich kann auch eine Kombination aus den Verfahren gewählt werden, um das optimale Ergebnis eines verringerten Schwefelanteils zu erreichen. Die Bereinigung ist ein kontinuierlicher Prozess und sollte einer permanenten Überwachung im Rohgaseintrag, der Durchführung und des entstehenden Reingases unterliegen.

Biologische Entschwefelung

Auf Basis von Mikroorganismen und der Einbringung von Sauerstoff erfolgt eine Dezimierung des Schwefelanteils auf ein wesentlich niedrigeres Niveau. Dabei besteht immer der Nachteil, dass zusätzlicher Stickstoff aus der Luft in das Biogas eingebracht wird, welcher in späteren Prozessen ausgefiltert werden muss. Prinzipiell kann dieses Verfahren zur Grobentschwefelung genutzt werden, bei welchem aber noch kein Biogas mit den Anforderungen von Erdgas erzeugt wird.

Verfahren:

• Lufteintrag
• Tropfkörperanlage
• Biowäscher

Chemische Entschwefelung

Durch die Einbringung von alkalischen Chemikalien können große Mengen an Biogas schnell und effektiv gereinigt werden, die Reinigung ist sowohl eine Grob- als auch Feinentschwefelung und erzeugt Biogas auf Erdgasniveau. Dabei ist dieser Prozess relativ kostenintensiv, wenn der zu filternde Schwefelanteil sehr hoch ist. In diesem Fall empfiehlt es sich bei hoher Schwefelbelastung eine vorgelagerte Grobentschwefelung auf Basis anderer Verfahren durchzuführen. Zusätzlich können die Reinigungsmittel in Ihrem Eigenverhalten oder durch die Belastung mit Schwefel stark kontaminiert sein und sind dann als Sondermüll zu entsorgen, was zu weiteren Kosten führt.

Verfahren:

• Aminwäsche

Physikalische Entschwefelung

Eine physikalische Reinigung basiert auf der unterschiedlichen molekularen Zusammensetzung von Gasen und den verschiedenen Größen der Einzelverbindungen. Zusätzlich macht es sich die Eigenschaft zur Nutze, dass sich Gase in Flüssigkeiten lösen und somit binden lassen. Eine Reinigung diesen Typs ist ggf. sehr Wartungsintensiv und erzeugt hohe Folgekosten, kann aber für eine Grob- sowie Feinfiltration genutzt werden, welche Biogas auf dem Niveau von Erdgas erzeugt.

Verfahren:

• Aktivkohle Filter
• Druckwasserwäsche
• Druckwechsel-Adsorption
• Selexolwäsche

Kombinierte Entschwefelung

Die kombinierte Entschwefelung verbindet verknüpft mehrere Verfahren aus der biologischen, chemischen und physikalischen Entschwefelung und erzeugt ein optimales Verhältnis von Kosten und Nutzen um das Endresultat so kostengünstig als möglich zu produzieren. Gerade die Verwendung der biologischen Entschwefelung verringert den Anteil der zu reinigenden Biogasbegleitstoffe erhebliche. Trotzdem gibt es keine allgemein gültige Lösung, sondern es muss für die jeweiligen Substrate und Verarbeitungen immer individuell bestimmt werden, welches Verfahren sich am besten eigenen könnte.

Verfahren:

• Hochdruck-Membrantrennverfahren

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