Biogas: CO2 Abscheidung mit LNG Produktion

Sinkende Vergütungssätze und auslaufende Fördermittel schaden der Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen. Um den Missstand auszugleichen, suchen Anlagenbetreiber vielerorts nach alternativen oder zusätzlichen Einnahmequellen. Eine mögliche Lösung ist die LNG-Produktion aus Biogas, bei der sich auch Kohlendioxid abspalten und verkaufen lässt.

Biogasanlage für Bio LPG

Gasido.de informiert über die Thematik und erklärt, wann sich die CO2 Abscheidung mit LNG Produktion aus Biogas lohnt.

Die Themen im Überblick

Neue Lösungen für Veränderungen in der Förderstruktur

Biogasanlagen verarbeiten regenerative Substrate zu Gas, welches sich direkt verstromen oder aufbereiten und in das Gasnetz einspeisen lässt. Entscheiden sich Landwirte für die Verstromung, bekommen sie eine festgesetzte Vergütung für jede selbst erzeugte Kilowattstunde Strom. Diese Vergütung ist im EEG geregelt und für einen Zeitraum von 20 Jahren zu haben. Läuft der Förderzeitraum aus, fallen Biogasanlagen wichtige Einnahmebestandteile weg und eine Neuausrichtung ist erforderlich. Letzteres gilt vor allem dann, wenn die Anlagen technisch noch intakt sind und problemlos mehrere Jahre weiter laufen könnten. Ähnliche Herausforderungen treffen auch Betreiber neuer Biogasanlagen, die heute eine geringere Vergütung erhalten.

Neue Biogasanlagen können Wegfall nicht ausgleichen

Ausbaudeckel und geringere Vergütungssätze tragen außerdem dazu bei, dass es immer weniger neue Biogasanlagen gibt. Das hieße im Umkehrschluss: Würden ausgeförderte Anlagen wegfallen, könnten neue die Defizite nicht mehr ausgleichen. Es käme zum Verlust von Arbeitsplätzen, Einbußen im Klimaschutz und einer Störung von Wertschöpfungsketten durch Bioenergie in ländlichen Regionen. All das spricht für die Weiter- oder Umnutzung der Biogasanlagen.

Klimawandel und Umweltschutz: Neue Ansätze gefragt

Während Betreiber von Biogasanlagen mit sinkenden Förderraten zu kämpfen haben, hat die Umwelt ein ganz anderes Problem: Zu viel Kohlendioxid begünstigt den Treibhauseffekt und damit auch die globale Erwärmung. Letztere zu begrenzen ist das oberste Ziel der internationalen Klimaschutzpolitik. Um dieses Ziel zu erreichen, sind jedoch neue Ansätze in den wesentlichen Sektoren Haushalt, Verkehr und Industrie gefragt. Geht es um die sogenannte Verkehrswende, ist vor allem die E-Mobilität im Fokus vieler Diskussionen. Die Technologie sorgt für Einsparungen, hat aber vor allem im Schwerlastverkehr auch einige Nachteile. So sind die nötigen Akkus sehr schwer und die Reichweiten häufig zu gering. Eine weitere Alternative ist die Wasserstoff-Technologie, die aktuell aber kostenintensiv und zeitaufwendig in der Anwendung ist.

BIO-LNG: Grüner Kraftstoff aus heimischen Biogasanlagen

Eine dritte Alternative zu Diesel und Benzin, die vor allem im Schwerlastverkehr gut funktionieren kann, ist der Einsatz von Bio-LNG. Dabei handelt es sich um Liquefied Natural Gas (Flüssigerdgas oder verflüssigtes natürliches Gas) – einen grünen Brennstoff aus nachwachsenden Energieträgern. Er liegt in flüssiger Form vor, hat eine hohe Energiedichte, lässt sich unkompliziert tanken und verbrennt sauber.

Weißer Biogas LKW auf Landstraße

Bio-LNG senkt die Kohlendioxid-Emissionen im Verkehr darüber hinaus um bis zu 95 Prozent. Es lässt sich regional produzieren, auf kurzen Wegen verteilen und hilft, die Nachteile ausgeförderter und gering geförderter Biogasanlagen auszugleichen.

CO2 Abscheidung bei der LNG Produktion aus Biogas

Möchten Anlagenbetreiber Methan aus der Biogasanlage nutzen, um Bio-LNG zu produzieren, müssen sie zuvor das enthaltene CO2 abscheiden. Das Gas hat einen Anteil von 25 bis 55 Prozent am Biogasvolumen und begrenzt den wichtigen Methangehalt. Die CO2 Abscheidung gleicht Letzteres aus – hat zusätzlich aber auch Vorteile für Anlagenbetreiber. Denn diese bekommen mit verflüssigtem Kohlendioxid ein vermarktbares Produkt, das zusätzliche Einnahmen bringen kann.

Angeblich hohe Förderung für Bio-LNG nach der CO2-Abscheidung

Produzieren Biogasanlagen zertifiziertes Bio-LNG, erhalten Betreiber eine Förderung in Höhe von bis zu 300 bis 400 Euro pro Tonne LNG. Diese trägt zur Planungssicherheit bei, ist aber auch an Bedingungen geknüpft. So achten Zertifizierungsstellen beispielsweise auf eingesetzte Substrate, verwendete Kraftstoffe und auch darauf, dass Betreiber von Biogasanlagen CO2 abspalten.

CO2 als Nebenprodukt von wirtschaftlichem Interesse

Das abgeschiedene Kohlendioxid wurde bei der LNG-Produktion lange Zeit als Abfallprodukt abgeleitet. Dabei lässt es sich genauso gut am Markt vertreiben. Eigentümer einer Biogasanlage profitieren dabei nicht nur von höheren Einnahmen, sie verbessern auch den Klimaschutz, da durch die Vermarktung weniger CO2 in die Umwelt gelangt.

Voraussetzungen für den Verkauf von CO2 aus Biogasanlagen

Damit sich das bei der Biogas- und Bio-LNG-Produktion abgespaltene CO2 verkaufen lässt, sind einige Voraussetzungen zu erfüllen. Diese betreffen vor allem die Qualität – entscheidend sind allerdings auch die Gegebenheiten am regionalen Markt.

Co2 Gasflaschen lagernd in Transportbox

Hohe Qualität ist Voraussetzung für den lukrativen CO2 Verkauf

Kohlendioxid wird am Markt in zwei Qualitätsstufen gehandelt. Die geringsten Anforderungen erfüllt dabei technisches Kohlendioxid, welches unter anderem zur Kühlung, in Feuerlöschern, als Gas zur Inertisierung oder als Co2-Dünger im Gewächshaus zum Einsatz kommt. Es ist vergleichsweise günstig und bietet Anlagenbetreibern nur geringe Gewinnaussichten.

Deutlich besser sind Letztere, wenn es um den Vertrieb von Kohlendioxid für den Lebensmittelbereich geht. Dieses ist qualitativ sehr hochwertig und für viele Einsatzzwecke nutzbar. So zum Beispiel in der Getränkeindustrie oder bei der Herstellung von hochwertigem Trockeneis.

Substrate der Biogasanlage entscheiden über Gasqualität

Wer CO2 verkaufen möchte, muss also die Qualität des Rohstoffs kennen. Ausschlaggebend dafür ist, welche Substrate in die Biogasanlage kommen. Handelt es sich um Mais oder andere Pflanzen, lässt sich in aller Regel hochwertiges Lebensmittel-CO2 abspalten. Bei der Verarbeitung von Gülle oder Mist ist das etwas anders. Hier entsteht erst einmal technisches CO2, welches sich zur Lebensmittelqualität aufbereiten lässt. Letzteres ist allerdings sehr aufwendig. Es erfordert regelmäßige Kontrollen, verursacht zusätzliche Kosten und lohnt sich daher nur bei Mengen von mindestens 20.000 Tonnen CO2 pro Jahr.

Zum Vergleich: Auf das Volumen bezogen, ist dabei in etwa die doppelte Biogasmenge erforderlich. Denn CO2 macht 25 bis 55 Prozent des Biogas-Volumens aus.

CO2 Abspaltung und Verkauf an regionalen Abnehmer

Eine weitere Voraussetzung dafür, dass sich die CO2-Abspaltung beziehungsweise der Verkauf von Kohlendioxid finanziell rechnet, ist ein entsprechendes Marktumfeld. Während dieses bei technischem CO2 häufig nicht vorhanden ist, beschränkt sich der Verkauf häufig auf Lebensmittel-CO2 für die Getränkeindustrie und andere Bereiche. Günstig ist es hier, wenn Betreiber von Biogasanlagen Großabnehmer in der eigenen Region finden, die sie regelmäßig beliefern können. Ist das der Fall, liegen die Preise zwischen 40 und 60 Euro pro Tonne Kohlendioxid. Das heißt: Sind die Gegebenheiten günstig, kann sich das Abspalten und Verkaufen von Kohlendioxid bei der Biogas- und LNP-Produktion lohnen.

Produktion von Biogas- und Bio-LNG: So funktioniert es

Im einfachsten Fall erzeugen Biogasanlagen Rohbiogas, welches sie nach einer Aufbereitungsstufe mit Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeproduktion nutzen. Das Gas lässt sich dabei ohne aufwendige Aufbereitungsprozesse verarbeiten, was vergleichsweise einfach und günstig funktioniert. Geht es um die Produktion von Bio-LNG, sind hingegen weitere Arbeitsschritte erforderlich.

Luftbild einer Biogasanlage mit Gastanks

Grobreinigung des Biogases aus der Biogasanlage

Kommt das Rohbiogas aus der Biogasanlage, ist es im ersten Schritt zu reinigen. Technische Anlagen entfernen dabei Wasserdampf, Schwefel und Ammoniak aus dem Rohstoff. Das ist wichtig, damit die nachfolgenden Prozesse zuverlässig ablaufen und alle Stoffe hohe Qualitätsanforderungen erreichen. Bliebe beispielsweise zu viel Wasser oder Wasserdampf im Biogas, könnte das zum Vereisen der nachgeschalteten Wärmeübertrager führen. Andere Fremdstoffe reduzieren hingegen die CO2- und Bio-LNQ-Qualität, was mit geringeren Preisen verbunden ist.

Abspaltung von CO2 bei der Produktion von Bio-LNG

Das gereinigte Biogas strömt nun weiter zur CO2-Abscheidung, die häufig mit einer drucklosen Aminowäsche funktioniert. Dabei mischen sich Gas und Waschlösung in speziellen Waschkolonnen, wobei die Lösung das im Biogas enthaltene Kohlendioxid nahezu vollständig aufnimmt und abspaltet. Die Waschlösung lässt sich daraufhin regenerieren und erneut zur CO2-Abspaltung nutzen. Die Regeneration erfolgt dabei durch Erwärmung, auf die eine Druckentspannung folgt. Das Kohlendioxid verlässt den Prozess dabei. Es wird entweder an die Umwelt abgeleitet oder aufgefangen.

Aufbereitung des abgespaltenen CO2 für den Verkauf

Fangen Betreiber einer Biogasanlage das gasförmige Kohlendioxid auf, können sie es entsprechend aufbereiten und weiter verarbeiten. Nötig ist dazu ein starker Verdichter. Dieser komprimiert das Kohlendioxid so weit, dass es in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. In dieser Form lässt es sich dann speichern oder verkaufen. Im letztgenannten Fall holen LKWs das verflüssigte Gas ab.

Übrigens: Um eine hohe Qualität sicherstellen zu können, wurde früher ein sogenannter Schneetest durchgeführt. Dabei ließ man etwas Gas ab, sodass Trockeneisschnee entstand. War dieser nicht zu 100 Prozent reif, nahmen Kunden das Gas nicht ab.

Biogas-Verflüssigung zur Speicherung und Nutzung

Nach der Vorreinigung und der CO2-Abspaltung ist das Biogas besonders rein. Es hat einen hohen Methangehalt und beinhaltet damit verbunden auch viel Energie. Betreiber der Biogasanlage haben nun die Möglichkeit, das methanisierte Gas in das öffentliche Gasnetz einzuspeisen oder in Bio-LNG umzuwandeln. Letzteres erfordert eine zusätzliche Kühlstufe. Diese senkt die Temperatur des annähernd reinen Methans auf unter -160 °C. Das Gas geht dabei in die flüssige Phase über. In dieser lässt es sich speichern, transportieren oder beispielsweise in einem Motor verbrennen.

CO2 Abspaltung und Verkauf neben LNG: Lohnt sich das?

Sind die Gegebenheiten günstig, erschließen Betreiber mit dem Verkauf von CO2 aus einer Biogasanlage neue Einnahmequellen. Sie verwerten bisher als Reststoff angesehene Produkte und erzielen wirtschaftliche Vorteile. Ob sich die Umrüstung einer bestehenden, eventuell bald ausgeförderten Biogasanlage lohnt, ist immer individuell zu prüfen. Entscheidend sind dabei Faktoren, wie das eingesetzte Substrat, die Menge an Biogas und die bisherige Fahrweise der Anlage. Auch die regionalen Marktbedingungen haben einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit. Lassen sich in der näheren Umgebung Großabnehmer für Kohlendioxid finden, erzielen Betreiber einer Biogasanlage unter günstigen Bedingungen Preise von 40 bis 60 Euro pro Tonne CO2 (Lebensmittelqualität).

Bestehende Biogasanlagen optimieren und Einnahmen steigern

Wer Biogas bisher lokal mit Blockheizkraftwerken in Strom und Wärme umgewandelt hat, kann zusätzliche Technik installieren. Mit einer Gasaufbereitung, einer CO2-Abscheidung und einem Kryokühler entstehen dabei für den Lebensmittelbereich geeignetes Kohlendioxid und LNG, welches sich per LKW abtransportieren oder an einer eigenen Tankstelle verkaufen lässt.

Sinnvoll ist es in diesem Zuge auch, die bisherige Fahrweise der Anlage zu prüfen und eventuell das Substrat umzustellen. Setzen Betreiber aktuell überwiegend auf Gülle und Mist, erzeugen sie mit Mais und anderen Energiepflanzen einfacher Gas, welches für den Lebensmittelbereich geeignet ist. Hinzu kommt die Tatsache, dass der Biogasertrag bei dem Einsatz von Mais, Gras oder Roggen um ein Vielfaches höher liegt.

Umrüstung auf Biomethan und Bio-LNG immer interessanter

Unabhängig von der Kohlendioxid -Nutzung ist auch die Produktion von Biomethan und Bio-LNG immer interessanter für Betreiber von Biogasanlagen. Die gasförmigen oder flüssigen Energieträger bieten im Einsatz viele Vorteile. Sie lassen sich in verschiedensten Bereichen netzgebunden oder mobil verwenden und sorgen für zusätzliche Einnahmen.

Mit dem Ziel, CO2 einzusparen und zunehmend auf regenerative Energieträger zu setzen, kommt den Rohstoffen dabei eine ganz neue Bedeutung zu. So könnten Biogasanlagen mit der Bio LNG Herstellung beispielsweise zum Gelingen der Verkehrswende beitragen, indem sie den flüssigen Kraftstoff über eigene Tankstellen verkaufen.

FAQ: Häufige Fragen und Antworten

Welche Rolle spielt die Bio LNG Produktion allgemein?

Genau wie andere Staaten hat sich auch Deutschland hohe Klimaziele gesteckt. So geht es beispielsweise um die drastische Reduktion der Kohlendioxid-Emissionen in den Bereichen Haushalt, Industrie und Verkehr. Mit Bio-LNG existiert ein gut lager- und transportierbarer Energieträger, der sich in all diesen Bereichen einsetzen lässt. Er lohnt sich vor allem für den Schwerlastverkehr und sorgt hier für eine spürbare Kohlendioxid-Reduktion. Möglich ist das, da Biogas in Biogasanlagen selbst aus nachwachsenden Rohstoffen entsteht.

Warum entsteht CO2 in Biogasanlagen für Bio-LNG?

Um Biomethan auf Gasnetzqualität oder Bio-LNG herstellen zu können, ist das Biogas zu reinigen und mit Methan anzureichern. Letzteres funktioniert beispielsweise durch die CO2 Abscheidung. Das Gas macht je nach Substrat etwa 25 bis 55 Prozent des Rohbiogasvolumens aus und lässt sich unter anderem mit speziellen Waschlösungen abtrennen. Letztere binden Kohlendioxid aus dem Rohbiogas chemisch. Sie lassen sich durch Wärme und Druckentspannung regenerieren und koppeln das Gas dabei aus dem Prozess aus.

Wie lässt sich CO2 aus Biogas gewinnen und vertreiben?

Um CO2 einer Biogasanlage verkaufen zu können, müssen Anlagenbetreiber den Stoff aus dem gereinigten Biogas abspalten. Das funktioniert mit Wäschern, die CO2 chemisch binden und durch Wärme sowie Druckentspannung freisetzen. Fangen Betreiber das Gas auf, können sie es unter Druck verdichten und so in die flüssige Form überführen. In dieser lässt sich CO2 lagern oder direkt zu Abnehmern in der Umgebung liefern. Wichtig: Um ausreichend hohe Preise zu erreichen, ist in aller Regel eine besonders hohe Qualität des Gases vonnöten. Kommen Mais oder andere Energiepflanzen zum Einsatz, lässt sich das meist einfach sicherstellen. Bei der Verarbeitung von Gülle und Mist sind hingegen zusätzliche Genehmigungen und Prüfungen erforderlich. Der Verkauf von CO2 aus der Biogasanlage lohnt sich dann erst ab etwa 20.000 Tonnen CO2 pro Jahr.

Lässt sich die Technik zur CO2 Abspaltung und LNG Produktion nachrüsten?

Ja, eine Nachrüstung ist möglich und immer dann ratsam, wenn alte Anlagen aus der Förderung fallen oder neue nur geringe Fördermittel bekommen. Betreiber einer Biogasanlage benötigen dann eine Vorreinigungsstufe, eine Stufe zur CO2 Abspaltung sowie bei Bedarf auch eine Verflüssigungsstufe zur Bio LNG Produktion. Wer den flüssigen Energieträger vor Ort verkaufen möchte, kann außerdem eine LNG-Tankstelle installieren lassen.

Wann lohnt sich der Verkauf nach der CO2 Abspaltung?

Damit sich der Verkauf von CO2 lohnt, sind einige Voraussetzungen zu erfüllen. Wichtig ist beispielsweise eine hohe Qualität. Während der Markt für technisches CO2 sehr klein und die Nachfrage saisonal schwankend ist, lohnt es sich meist eher, Lebensmittel-CO2 zu verkaufen. Dieses erhalten Betreiber beim Verarbeiten von Mais oder anderen Energiepflanzen. Wichtig ist außerdem ein Großabnehmer in der eigenen Region. Ist dieser gefunden und sind auch die übrigen Voraussetzungen erfüllt, lässt sich ein Preis von 40 bis 60 Euro für CO2 aus der Biogasanlage erzielen.

Author: Johannes Partz

Johannes Partz

Johannes ist Geschäftsführer bei Gasido. Er ist ein Experte auf dem Gebiet der Industriegase. In der Energiebranche ist er seit 2013. Er war in verschiedene Positionen in Technik und Vertrieb tätig. Gasido.de wurde im Jahr 2017 gegründet und ist seit Anfang 2020 Teil seiner Unternehmungen.