Biomethan in der Industrie – Wärme, Wasserstoff, Methanol und chemische Rohstoffe

Die Industrie nutzt Erdgas aus zwei unterschiedlichen Gründen. Zum einen als Energieträger für eine stabile Flamme, Dampf und hohe Prozesstemperaturen. Zum anderen wegen der chemischen Struktur des Methans als Wasserstoff- und Kohlenstoffquelle. Biomethan kann in beiden Fällen fossiles Methan ersetzen. Die Klimabilanz hängt jedoch vom Einsatzstoff, von Methanverlusten und von der gesamten Produktionskette ab.

Prozesswärme und Dampf

Nach entsprechender Aufbereitung kann Biomethan in zahlreichen Kesseln, Trocknern und industriellen Brennern Erdgas ersetzen. Besonders interessant ist das für Prozesse, die wegen hoher Temperaturen, einer benötigten Flamme oder vorhandener Anlagen nicht einfach direkt elektrifiziert werden können.

Der technische Brennstoffwechsel mag einfach sein; die Markt- und Regulierungsfragen sind es nicht. Die erneuerbare Herkunft des Gases muss nachgewiesen und eine Doppelzählung vermieden werden. Zudem ist eine physische oder bilanziell zugeordnete Lieferung zu vereinbaren. Bei manchen Prozessen muss auch der Einfluss der Gaszusammensetzung auf Flamme, Produkt und Emissionen geprüft werden.

Wasserstoff aus Biomethan

Bei der Dampfreformierung reagiert Methan mit Wasserdampf und bildet wasserstoffreiches Synthesegas. Nach einer weiteren Reaktion und Abtrennung entsteht Wasserstoff; der Kohlenstoff liegt überwiegend als CO₂ vor. Stammt das eingesetzte Methan aus biogenen Quellen und wird das CO₂ abgeschieden, kann dieser Weg eine andere Kohlenstoffbilanz haben als herkömmlicher Wasserstoff aus fossilen Quellen.

Das ist jedoch nicht gleichbedeutend mit erneuerbarem Wasserstoff aus Elektrolyse nach den Regeln für Kraftstoffe nicht biogenen Ursprungs. Bezeichnung, Förderfähigkeit und Anerkennung der Emissionseinsparung hängen von der geltenden Methodik und dem Nachweis der gesamten Kette ab.

Synthesegas und Methanol

Durch kontrollierte Reformierung entsteht ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dieses kann katalytisch zu Methanol und weiteren chemischen Produkten umgesetzt werden. Methanol wird als Kraftstoff, Lösungsmittel und Ausgangsstoff für viele Verbindungen genutzt. Erneuerbar gewonnener Kohlenstoff hat damit auch jenseits der Energieversorgung einen Wert.

Ein solcher Prozess erfordert einen deutlich größeren Maßstab und mehr Integration als ein einfacher Industriekessel. Synthesegasqualität, Verdichtung, Katalysatoren, Produktabtrennung, Wärmeintegration und dauerhafter Absatz müssen zu einem schlüssigen Industrieprojekt gehören.

Warum sind Industriecluster wichtig?

Eine kleine Biogasanlage liefert häufig nicht genug Gas für eine wirtschaftliche eigene chemische Synthese. Ein Cluster kann mehrere Biomethanquellen, eine vorhandene Gasleitung, hohen Wärmebedarf, eine Wasserstoff- oder CO₂-Quelle und eine gemeinsame Produktlogistik verbinden. So lässt sich aufwendige Technik länger und in größerem Maßstab nutzen.

Wann ist der direkte Verkauf von Biomethan sinnvoller?

Eine weitere Umwandlung schafft nicht automatisch Mehrwert. Gibt es einen verlässlichen Biomethanabnehmer im Netz oder in der Industrie, sind Reformierung und Synthese nur sinnvoll, wenn ihr Produkt einen ausreichend höheren Erlös erzielt, um Investition, Energiebedarf, Wartung und Marktrisiko zu decken. Jeder zusätzliche Schritt verringert die zum Verkauf verfügbare Energiemenge.

Was ist zu vergleichen?

• kontinuierlich verfügbare Biomethanmenge und erforderliche Reinheit am Eingang
• Temperatur, Druck und jährlicher Bedarfsverlauf des Industriekunden
• Wert von Zertifikaten und Regeln zur Anerkennung eines erneuerbaren Produkts
• Abnehmer für Wasserstoff, Methanol oder ein anderes Produkt sowie wirtschaftliche Mindestgröße
• Möglichkeit zur Abscheidung, Nutzung oder Speicherung des entstehenden CO₂