Was ist GreenGas?

Der Name GreenGas bezeichnet gasförmige, CO₂-neutrale Energieträger, die auf nachhaltigem, erneuerbarem Weg produziert wurden. Dazu zählen grünes Methan (CH₄) und grüner Wasserstoff (H₂), welche auf drei verschiedenen Wegen hergestellt werden: thermisch, mikrobiologisch und elektrolytisch.

Thermisch
Durch thermische Hochtemperatur-Gaserzeugung von Biomasse wird Biosyngas hergestellt. Über weitere Synthese – und Aufreinigungsschritte wird daraus grünes Methan und grüner Wasserstoff gewonnen.

Mikrobiologisch
Über die mikrobiologische Verwertung von biologischen Abfällen wird Biogas hergestellt, aus welchem durch eine nachfolgende Gasaufbereitung grünes Methan gewonnen wird.

Elekrolytisch
Durch Elektrolyse von Wasser mit Überschussstrom aus Solar – und Windkraft wird grüner Wasserstoff hergestellt, welcher nachfolgend methanisiert werden kann, um grünes Methan zu gewinnen. Dieses Konzept nennt sich Power-to-Gas.

Abb. 1: Verschiedene Wege der GreenGas-Erzeugung

Was bedeutet GreenGas für das zukünftige Energiesystem?

GreenGas ist ein Schlüsselelement im Umstieg auf eine nachhaltige, CO₂-neutrale Energieversorgung. Einerseits dient GreenGas als Energieträger für Wärme- und Stromproduktion sowie als Treibstoff für das Transportsystem, andererseits werden durch die Gewinnung von GreenGas Rest – und Abfallstoffe aus Forst- und Landwirtschaft sowie Industrie verwertet, und somit Abfall reduziert und die Umwelt geschont. Alle genannten Gase können in das Gasnetz eingespeist werden. Das grüne Methan kann ohne Beschränkung eingespeist werden, grüner Wasserstoff kann bis zu maximal 50% zum Methan im Gasnetz beigemengt werden, wobei zu beachten ist, dass für gewisse Anwendungen aktuell deutlich geringere Grenzen der Wasserstoffbeimengung gelten. In Österreich gibt es aktuell 14 Biogasanlagen, welche über die mikrobiologische Verwertung mit nachfolgender Gasaufbereitung das GreenGas ins Erdgasnetz einspeisen. Für thermische Hochtemperaturgaserzeugung und Power-to-Gas sind international unterschiedliche Pilot- und Demonstrationsanlagen vorhanden. Grüner Wasserstoff kann auch direkt verwendet werden, beispielsweise an Wasserstoff-Tankstellen.

Welche Forschungsthemen zu GreenGas bearbeiten wir im Zentrum?

BEST GmbH forscht in mehreren Bereichen an dem Thema GreenGas. Dazu zählen die thermische Gaserzeugung von Biomasse und die biotechnologische Konversion von Biomasse zu Energieträgern mit den folgenden Verfahren:

• Festbett- und Wirbelschicht-Gaserzeugung
• Biogasbereitstellung
• Biomethanisierung (Umwandlung von H₂ und CO₂ zu CH₄)
• Herstellung von Biowasserstoff
• Chemical Looping-Verfahren
• Bewertung von gesamten GreenGas Wertschöpfungsketten

Im Bereich der thermischen Dampf-Wirbelschichtgaserzeugung wird aktuell von BEST in Wien Simmering eine neue innovative Dampfgaserzeugungsanlage in der Größe von 1 MW errichtet. In dieser Pilotanlage wird unter anderem an der Gasaufbereitung geforscht, welche insbesondere bei abfallartigen Einsatzstoffen wie Klärschlamm essentiell ist. Auch die nachfolgenden Synthesen zu grünem Methan und grünem Wasserstoff sollen zukünftig untersucht werden. Dabei kommen unterschiedliche Katalysatoren zum Einsatz, welche beispielsweise das im Gas enthaltene CO/CO₂ zusammen mit dem enthaltenen H₂ in CH₄ umwandeln.

Abb.2: Dampfgaserzeugungsanlage in Wien Simmering (Foto: SMS group)

Darüber hinaus wird aktuell an einer neuartigen Technologie, genannt Chemical Looping, geforscht, bei der das Syngas aus einem Gaserzeuger mit Hilfe von Metalloxiden und Wasserdampf in hochreinen Wasserstoff umgewandelt wird. Diese Technologie ist insbesondere im Bereich der Festbettgaserzeugung relevant, um damit dezentral Wasserstoff erzeugen zu können.

Im Bereich der mikrobiologischen Prozesskette arbeitet BEST an Biogas-Bereitstellungskonzepten und an der mikrobiologischen Methanisierung. Biogasprozesse werden optimiert, schwer-verwertbare Rohstoffe erschlossen und die Gasqualität optimiert. Im Bereich der mikrobiologischen Methanisierung wird an der Optimierung der Umsatzraten der Mikroorganismen gearbeitet, der Reaktortechnik, sowie am Scale-up des Prozesses und der Automatisierung.

Abb.3: Bioreaktor für Gasfermentation

Für eine zukünftige, möglichst umfassende Versorgung mit GreenGas sind zudem Marktanalysen notwendig. Einerseits um zu untersuchen welche Einsatzstoffe bzw. Reststoffe oder Abfälle dafür zu Verfügung stehen, und andererseits um festzustellen, wie sich der Markt insgesamt für den Gasverbrauch entwickelt. Mittels techno-ökonomischen und ökologischen Bewertungen für gesamte Wertschöpfungsketten werden solche Untersuchungen bei BEST abgerundet, wobei die CO₂ Bilanzen im Mittelpunkt stehen.