Fossiles Erdgas macht derzeit noch rund ein Viertel unseres Energiebedarfs aus (Quelle: Greenpeace). Weil fossiles Erdgas Treibhausgase verursacht, ist der Ausstieg aber unausweichlich. Dazu kommt, dass der globale Gasmarkt auch politische Abhängigkeit verursacht. Letzteres zeigt gerade der Krieg in der Ukraine und die erpresserische Handelspolitik des russischen Präsidenten. Während sich politische Entscheidungen im Wandel zu erneuerbaren Energien in Österreich noch hinziehen, will das Linzer Technologieunternehmen Krajete Privathaushalten schon bald eine Teillösung anbieten können. Es entwickelt ein Verfahren zum Fermentieren von Grünabfällen, das die Gasrechnung von Familien deutlich senken kann. „Ich glaube, dass Endverbraucher eine Option darin sehen, die Biotonne zur Gasversorgung zu nutzen, statt für deren Entsorgung zu zahlen“, sagt der Gründer und Geschäftsführer, Dr. Alexander Krajete.
Die Krajete GmbH wurzelt in der Autoindustrie und hat in langjähriger Zusammenarbeit mit großen europäischen Kraftfahrzeugherstellern wichtige Technologien und Verfahren entwickelt. Heute verfügt sie über ein Patent für die mikrobielle Bildung von Methan – die sogenannte Methanogonese und ein Verfahren zur Gasaufreinigung – die sogenannte Advanced Adsorption-Technologie. Darüber hinaus ist das Unternehmen weltweit führend in der Zusammenführung dieser beiden Prozesse. Diese Kompetenz auch für die Entwicklung eines Verfahrens zum Fermentieren von Grünabfällen zu nutzen, sei nicht ganz ohne Opportunismus, sagt er. Sein Unternehmen versuche schon seit Jahren die Methanogenese zu etablieren. „Aber es hieß immer, das sei zu teuer. Jetzt haben sich die geopolitischen Rahmenbedingungen verändert. Die Energiepreise sind enorm gestiegen und es wird salonfähig, sich selbst mit Energie zu versorgen. Methan ist gleichwertig mit Erdgas.”
Der erste von Krajete entwickelte Reaktor sei schön für die Wissenschaft, den Weg aus dem Labor hat er aber nicht gefunden. Krajete: “Wir sind zehn Jahre einer Illusion nachgelaufen, bis wir dem Reaktor ein drastisches Facelifting verpasst haben und eine Anlage entwickelt haben, die mit wesentlich günstigeren Komponenten funktioniert und von jedem bedient werden kann.”
Damit sich die private Gaserzeugung am Markt durchsetzen kann, brauche es aber noch gesetzliche Anpassungen. Nämlich dann, wenn der Wasserstoff ins Spiel komme.
Aufreinigung von Biogas
In der Landwirtschaft hat sich die biologische Herstellung von Gas aus Grünabfällen bereits etabliert. Dort wird Biogas in großen Fermentern hergestellt und in speziellen Blockheizkraftwerken für die Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt. Im Unterschied zu Erdgas weist Biogas Verunreinigungen auf und hat einen hohen CO2-Anteil. Deshalb kann es nicht wie Erdgas genutzt werden und auch nicht in der für Erdgas vorhandenen Infrastruktur transportiert und gelagert werden.
An diesem Punkt setzt die Kompetenz der Krajete GmbH an. Das Unternehmen ist in der Lage Stickoxide und andere Verunreinigungen – wie das genannte CO2 im Biogas – mit der eigens entwickelten Adsorptionstechnologie zu entfernen. Diese ist extrem vielseitig einsetzbar und kann auch für die Aufreinigung von Gas aus dem Fermentieren verwendet werden. Denn Biogas ist nicht rein und enthält nur maximal 60 Prozent Methan (Erdgas). Der Rest setzt sich aus CO2 und Spuren von Ammoniak und Schwefelwasserstoff zusammen. Erst durch die Entfernung von Fremdgasen erhält Biogas die Reinheit und Qualität, die für die Nutzung als Erdgas benötigt wird.
Technologie, die das Fermentieren fördert
Zentral im Konzept für den hauseigenen Fermenter ist die Biobooster Technologie. Dabei handelt es sich um die Zugabe von speziellen Mikroorganismen, die Methan erzeugen. Krajete verfügt über eine seltene Kompetenz im Umgang mit Mikroben aus der Familie der Archaea – die eine der ältesten zellulären Lebensformen darstellt. Archaea sind Mikroben, die aus Kohlendioxid (CO2) und H2 reines Methan herstellen können. Als solches unterscheiden sich diese Mikroben von den Bakterien, die in konventionellen Fermentationsanlagen verwendet werden und diese Fähigkeit nicht besitzen. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn man mit zusätzlicher Zugabe von nachhaltig produziertem Wasserstoff (H2), da dieser spezielle Fermentationsprozesse anregt. „Mit der Kombination Biobooster, H2 und Advanced Adsorption erreicht man den direkten Ersatz zu Importgas“, erklärt Krajete.
Steigerung der Gasausbeute
Bakterien in konventionellen Fermentationsanlagen stellen sogenanntes Biogas her, das zur Hälfte aus Methan und zur anderen Hälfte aus CO2 besteht. Letzteres ist unerwünscht und wird üblicherweise in aufwändigen Reinigungsprozessen entfernt und dann an die Umgebungsluft abgegeben. Eine Verschwendung, die noch dazu teuer und klimaschädlich ist, sagt Dr. Krajete. Wenn seine Archaea das CO2 zu Methan umsetzen, dann steigern sie gleichzeitig die Gasausbeute um fast das Doppelte. Darüber hinaus agieren Archaea effizient und klimafreundlich.
Im eigenen Garten Fermentieren
In diesem Konzept für einen hauseigenen Fermenter sieht Dr. Krajete ein komplexes neues Verfahren zur Substitution von Importgas. Ein Verfahren, in dem das Methan aus der Teilfermentation in einem zweiten Schritt zu Erdgas wird. Für einen durchschnittlichen Familienhaushalt konzipiert, kann der Fermenter bei einem Input von 1000 Kilogramm Grünabfällen pro Jahr circa 1000 Kilowattstunden (kWh) Gas produzieren. Ein durchschnittliches österreichischer Haushalt mit sechs und mehr Personen verbraucht jährlich etwa 14.310 kWh Gas. Das geht aus einer Publikation von Statistik Austria und E-Control aus 2016 hervor.
Den Preis für den Heimfermenter gibt Krajete mit etwa 5.000 bis 10.000 Euro an. Wobei dieser Betrag noch sinken könne, wenn man die erforderlichen Komponenten – Heimelektrolyseur für den Wasserstoff, Adsorber für die Biogasaufbereitung und Bio Booster – auf Bauhaus-Niveau bringe.
Die Methode sei leistbar und simpel, aber dennoch müsse man die Nutzer einschulen. „Bisher wurde die Stromversorgung auf staatlicher Ebene geregelt. Dadurch musste sich niemand darum kümmern und in der Vergangenheit nicht gelehrt, wie man Strom produziert. Aber wenn jemand den Energiehahn zudreht, dann trifft das einen neuralgischen Punkt und es setzt ein Umdenken ein.“
Fermentieren von Grünabfällen
Der Heimfermenter ist ein bottichartiger Sack, der Wasser enthält und täglich mit Grünabfällen befüllt werden kann. Sein Volumen ist circa 2 Meter breit, 1 Meter hoch und 1 Meter tief und er steht idealerweise in der Sonne. Die Archaea werden in Form des Bioboosters hinzugefügt, der optisch an aufgewirbelte Sandpartikel erinnert. Die fermentierte Biomasse wandelt sich zu Gas und Flüssigkeit. Wobei die Flüssigkeit als Dünger genutzt werden kann.
Der Adsorber zur Gasaufreinigung ist ein Zylinder auf Rollen, der wöchentlich an den Fermenter angebunden wird, um die (Gas-) Blase zu entleeren. Dabei ist lediglich ein Hahn zu öffnen. Der Wasserstoff kommt durch den Elektrolyseur ins Spiel. Dabei handelt es sich um einen Kasten, der mit Wasser gefüllt ist und in dem das Wasser durch ständigen Gegendruck in seine atomaren Bestandteile H2 und O2 gespalten wird. Der Wasserstoff (H2) wird in eine Flasche aufgenommen und gespeichert. Krajete: „Der von uns verwendete Elektrolyseur erzeugt circa 500 Liter Wasserstoff pro Stunde. Das sind mehr als 1.5 kWh thermischer Inhalt für den knapp über 2 kWh Strom verwendet werden. Die 2 kW Strom gehen in 1.5 kW chemische Energie über, das ist die Krux!“
Foto:
Eigenes Gas durch Fermentieren von Grünabfällen: Am Boden des bottichartigen Sacks befinden sich Wasser und Biomasse. Oben sammelt sich das Biogas. Die Rohstoffzugabe erfolgt über den Trichter links. Rechts befindet sich ein Ausgang für das Biogas und ein Überlaufhahn für die Flüssigkeit, die als Biodünger zu nutzen ist. Das heißt, wenn der Bottich zu stark befüllt ist, dann läuft der flüssige Biodünger über.
Kombination mit Photovoltaik
Für Besitzer einer Photovoltaikanlage bietet das Biobooster Verfahren noch einen zusätzlichen Vorteil. Diese finden sich oftmals in der Situation, den überschüssig produzierten Strom für wenig Geld ins Stromnetz einspeisen zu müssen – vor allem im Sommer. Mit dem Biobooster Verfahren können sie diesen in Form von hochwertigem Wasserstoff speichern. Der überschüssige Strom ermöglicht es, Wasser in seine zwei Elemente – H2 und Sauerstoff – zu spalten und dann später zur Fermentationsförderung der Gasherstellung durch Archaea einzusetzen. Damit wird die Methanausbeute enorm gesteigert und der überschüssige Strom zu einem Lieferanten wertvoller Energie gewandelt.
