Arbeitsblatt: Energie aus Biomasse

Energie aus Biomasse Bioenergie Auf jedem Bauernhof fallen grosse Mengen an Mist an, den das liebe Vieh tagtäglich hinter sich lässt. Seit alters her wurde er auf dem Misthaufen gesammelt und als Dünger auf die Felder gebracht. Seit einiger Zeit machen findige Landwirte mehr aus ihrem Mist: Sie gewinnen Energie daraus, genauer gesagt: Biogas. Dazu benötigt man eine Biogasanlage. Sie funktioniert im Grunde ganz einfach. Der gesamte Mist (pro Kuh fallen täglich etwa 25 kg Kot, 15 Harn und 5 kg Stroheinstreu an) wird in einem Vortank gesammelt und je nach Bedarf in den Faulbehälter gepumpt. Das Faulgut muss umgerührt und auf einer Temperatur von ca. 3SC gehalten werden. Zum Beheizen kann man u. a. Sonnenkollektoren oder einen kleinen Teil des erzeugten Gases selbst verwenden. Das Einhalten einer festen Temperatur ist deshalb wichtig, weil nur dann die Bakterien die die Gärungsvorgänge bewirken, ihr Werk gut verrichten können. Schritt für Schritt entsteht aus Mist und dem Abfall von Pflanzen ein geruchloser Faulschlamm, der als Dünger auf die Felder gebracht wird, und das Biogas. Wie in einer Gasglocke sammelt es sich im Faulbehälter und kann anschliessend noch gereinigt werden, z. B. von Schwefel. Pro Kuh und Tag entstehen 1-2 m2 Gas. Die Qualität entspricht der von Erdgas. Der Anteil an Methan (CH4) beträgt 50-70 . Schwermetalle, Antibiotika und Waschmittel beeinträchtigen den bakteriellen Gärungsprozess und sollten ferngehalten werden. Ein landwirtschaftlicher Betrieb mit 20 Kühen kann auf diese Weise etwa 8000 Heizöl pro Jahr einsparen. Hinzu kommt ein Gewinn durch die höhere Qualität des Faulschlamms als Dünger. Eine Biogasanlage ist also durchaus eine wirtschaftliche Angelegenheit. Methangasgewinnung aus Mist ist nur eine Form der Bioenergienutzung. Organische Stoffe aller Art, wie sie als Abfälle von Schlachtereien, von Zuckerfabriken, als Müll aus pflanzlichen Bestandteilen oder als KIärschlamm in Kläranlagen anfallen, lassen sich zu Biogas vergären. Diese Ausgangsstoffe aus lebenden oder toten Substanzen, die durch oder von Lebewesen Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen (z.B. Bakterien) gebildet werden, nennt man Biomasse. Diese Biomasse entsteht durch die Fähigkeit der grünen Pflanzen, mit Hilfe von Sonnenlicht aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser organische Verbindungen aufzubauen. Man nennt den Vorgang Photosynthese. Pro Jahr liefert die Photosynthese das Zehnfache des heutigen Weltenergieverbrauchs an in Energie verwandelbarer Biomasse. Bioenergie bietet also einen erheblichen Vorrat an Energie. Und da hier viele sonst nutzlose Abfälle einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden können, ist diese Form der Energiegewinnung wirtschaftlich und unter Umweltgesichtspunkten sehr wünschenswert Neben dem Gas Methan lassen sich mit unterschiedlichen Techniken und Verfahren auch Alkohole (Äthanol, Methanol) herstellen, die als Brenn- und Treibstoffe Verwendung finden können. Über die Abfallverwertung hinaus kann man gezielt sogenannte Energieplantagen aus schnellwachsenden Pflanzen anlegen. Damit hat man einen alljährlich erneuerbaren Rohstoff mit vielfältigen Umwandlungsmöglichkeiten. Aber es gibt schwerwiegende Bedenken. Die erforderlichen grossen Landflächen sollten angesichts des Welthungers besser zur Nahrungsmittelproduktion verwendet 1 werden. Ausserdem schaffen Bewässerung und Düngung dieser Flächen eine Reihe von Umweltrisiken. So hat die Treibstofferzeugung aus Zuckerrohr in Brasilien im grosstechnischen Massstab zu grossflächigen Abholzungen des Urwalds geführt. Die vielfältigen negativen Auswirkungen auf Klima und Umwelt sind aus wirtschaftlichen Interessen rücksichtslos missachtet worden. BIOGAS ist eine Mischung aus 55 bis 70 Methan, 27 bis 44 Kohlendioxid sowie kleinen Anteilen an Wasserstoff und Schwefelwasserstoff. Biogas entsteht bei der Zersetzung von Biomasse unter Sauerstoffabschluss, also unter anaeroben Bedingungen. Biogas kann wie Erdgas zum Kochen und Heizen, aber auch zur Elektrizitätserzeugung benutzt werden. Die Kraft-Wärme-Kopplung (Blockheizkraftwerke) ist besonders günstig. Bei vielen Kläranlagen und Deponien wird Biogas bislang jedoch immer noch nutzlos abgefackelt, da die Anlagen zum Reinigen und Verbrennen von Biogas für zu kostspielig gehalten werden. Theoretisch lässt sich jede Art von Biomasse zu Biogas vergären. In der Praxis lohnen sich jedoch nur die Energieerzeugung aus Tierfäkalien, die Faulung von Klärschlamm sowie in Einzelfällen die Nutzung von Gas aus Mülldeponien. In den alten Bundesländern existieren etwa 300 BiogasAnlagen, die hauptsächlich von Landwirten betrieben werden. Vor allem Rinder sind ergiebige Gaserzeuger: Mit den Fäkalien einer Kuh lassen sich jährlich zwischen 200 und 300 Liter Heizöl ersetzen. Britisches Kleinvieh macht Mist und Strom Im englischen Thetford bei Norfolk entsteht zurzeit ein Hühnermistkraftwerk, das Mitte 1998 ans Netz gehen wird. Mit einer elektrischen Leistung von 38,5 Megawatt wird es das grösste Biomassekraftwerk Europas sein. Hühnermist als Energiequelle ist in Grossbritannien nicht neu: Bereits seit 1992 versieht in Eye (Suffolk) eine Anlage ihren Dienst und seit 1993 produziert inGlanford (Lincolnshire) ein Biomassekraftwerk elektrische Energie. Beide Kraftwerke leisten zusammen 26 Megawatt, was den Strombedarf von 27‘000 Haushalten deckt. In Norfolk entsteht zurzeit die dritte Anlage, die laut der Betreiberin Fibro Holdings das grösste Biomassekraftwerk Europas sein wird. Jährlich sollen hier 400 000 Hühnermist verbrannt werden, was zur Versorgung von rund 40‘000 Haushalten ausreicht. Ein gewöhnliches thermisches Kraftwerk Biomassekraftwerke funktionieren wie ganz normale thermische Kraftwerke: Der von Höfen aus der Umgebung angelieferte Hühnermist wird bei Temperaturen von 800 bis 850 C verbrannt. Die Energie wird an einen Wasser-Dampf-Kreislauf abgegeben, der wiederum Turbine und Generator antreibt. Echter Bio Strom 2 Den ans Netz gelieferten Strom bezeichnen die Betreiber als absolut «grüne Energie». Wie Rupert Fraser von der Fibro-Tochter Fibrowatt ausführt, entlastet die Verbrennung des Hühnermistes nicht nur Grundwasser und Atmosphäre. Es entsteht dabei auch kein zusätzliches Kohlendioxyd. «Davon wird lediglich so viel freigesetzt, wie zuvor die enthaltenen Biomasseanteile Stroh, Holzschnitzel und Hühnerfutter gebunden haben.» Nach der Verbrennung bleibt eine kalium- und phosphatreiche Asche zurück, die frei von Stickstoff ist und sich sehr gut als Dünger verwerten lässt. Das Kraftwerk verfügt zudem über eine moderne Rauchgasreinigung. Von der Stromproduktion profitieren sogar die Hühner. Für eine optimale Verbrennung muss der Mist nämlich so trocken wie möglich sein. Trockenen Mist hinterlässt jedoch nur Federvieh, das hochwertiges Futter erhält und zudem in kleiner Zahl in gut belüfteten Ställen gehalten wird. Gülle-Problem elegant gelöst Ob Dreiminuten-Ei, Poulet vom Grill, Schweinesteak oder Milchprodukte, alle haben sie etwas gemeinsam: Bei ihrer Produktion fallen riesige Mengen stickstoffreicher Exkremente an. Deren umweltgerechte Entsorgung bereitet in allen Industrieländern Probleme. Wenn der Landwirt Mist und Gülle auf sein Feld schüttet, werden Treibhausgase wie Methan freigesetzt, und auch das Grundwasser wird durch das intensive Ausbringen von Jauche sehr stark mit Nitrat belastet. Die Verwertung tierischer Exkremente in Kraftwerken erscheint nun als vielversprechende Möglichkeit für die Zukunft. Auf den Britischen Inseln beispielsweise fallen jedes Jahr 1,5 Millionen Tonnen Hühnermist an, der sich aufgrund seiner Beschaffenheit ausgezeichnet für die Verbrennung eignet. Allerdings ist der Bio-Strom in England zurzeit nur dank der Subventionen im Rahmen eines Regierungsprogramms zur Förderung nichtfossiler Energieträger konkurrenzfähig. Dieses läuft Ende 1998 aus. Fachleute halten es jedoch für möglich, dass das Förderprogramm weitergeführt wird. Wie auch immer, bei der Fibro zeigt man sich zuversichtlich, dass der Bio Strom auch zu höheren Preisen seine Kundschaft finden wird, die von einem Imagegewinn profitieren will. Zwei Fliegen auf einen Streich Wer aus Hühnermist Strom produziert, schlägt zwei Fliegen auf einen Streich: Mit einem solchen Kraftwerk lässt sich ein Entsorgungsproblem auf schlanke Weise lösen und erst noch saubere Energie für die Zukunft produzieren. Inzwischen sind auch andere Länder der europäischen Union wie Italien und Frankreich auf diese Art der Stromerzeugung aufmerksam geworden. Denn auch dort produzieren viele Hühner zu viel Hühnermist. 3