(Villigen / Schweiz) – Das Paul Scherrer Institut (PSI) und das Startup Alphasynt haben eine Kooperations- und Lizenzvereinbarung zur Vermarktung eines „Power-to-Methane“ genannten Verfahrens unterzeichnet. Hintergrund: Um Biogas aus land- und forstwirtschaftlichen Abfällen effizient in gasförmige oder flüssige Brenn- oder Treibstoffe umzuwandeln, müsse es einen hohen Reinheitsgrad mit einem Methangehalt von mindestens 96 Prozent aufweisen, so die Unternehmen. Biogas aus der Vergärung von Biomasse wie beispielsweise Gülle und Pflanzen besteht den Angaben zufolge jedoch zu etwa 40 Prozent aus Kohlendioxid (CO2) und muss daher aufbereitet werden.
Direkte Methanisierung in einem zweistufigen Prozess
Im Standardprozedere würden die Störstoffe vom Methan (CH4) separiert und an die Luft abgegeben. Durch das am PSI entwickelte Verfahren der „direkten Methanisierung“ lasse sich allerdings zusätzliches Methan gewinnen, sagt Tilman Schildhauer, wissenschaftlicher Leiter der Methanisierungsforschung am PSI.
Schematische Darstellung des Prozesses der direkten Methanisierung in einem Wirbelschichtreaktor. © Paul Scherrer Institut / Mahir Dzambegovic
Dafür sei ein zweistufiger Prozess erforderlich: Zuerst müsse mittels Elektrolyse und Strom aus erneuerbaren Energien Wasserstoff gewonnen werden (Power-to-Hydrogen). In einer zweiten Stufe wird der Wasserstoff dem Biogas zugefügt, um das darin enthaltene CO2 in Methan und Wasser umzuwandeln. Die elektrische Energie werde also „letztlich im Methan in chemische Energie umgewandelt“ (Power-to-Methane).
Die dafür benötigte Energie könne aus anderweitig nicht nutzbarem Ökostrom gewonnen werden – beispielsweise aus Photovoltaikanlagen, welche im Sommer bei zu hoher Leistung teilweise vom Netz genommen werden müssten. Dieser Strom solle künftig nicht mehr verloren gehen, sondern durch den Methanisierungsprozess saisonal in Form von Methangas gespeichert werden – wie bei einer Batterie, nur langfristig. Bei Bedarf lasse sich das Gas wieder in Strom umwandeln, in der Industrie als Hochtemperaturwärme nutzen oder im Transportsektor als Treibstoff einsetzen.
„Wasserstoff ist ein sehr leichtes Gas und beansprucht ein enormes Speichervolumen. Die Umwandlung in Methan ist somit platzsparender, weil Methan bei gleichem Energieinhalt nur ein Drittel des Volumens von Wasserstoff beansprucht“, erklärt Tilman Schildhauer den Vorteil dieses Prozesses. Zudem könne Methan in der bestehenden Gasnetzinfrastruktur genutzt und gespeichert werden. „Methan ist eine Langzeitbatterie, von der wir bereits heute profitieren können.“
Vermarktung an Energieversorger
Das PSI wolle nunmehr gemeinsam mit Alphasynt den neuartigen Methanisierungsprozess auf den Markt bringen. Zielgruppen seien vorrangig größere Energieversorger, welche Gasnetze oder Biogas- oder Abwasserreinigungsanlagen besitzen. „Investoren müssen gefunden, Kunden akquiriert und der Bau von zertifizierten Wirbelschichtreaktoren sowie der dazugehörigen Infrastruktur in Auftrag gegeben werden“, sagt Tilman Schildhauer.
Auf diesem Wege, so der Plan, sollten „fossile Gase sukzessive durch erneuerbares Methangas ersetzt werden“. Der so gespeicherte Strom aus erneuerbaren Energiequellen trage zudem zur Stabilisierung des Stromnetzes bei, weil er „auch außerhalb der Saison genutzt werden kann“, sagt Andreas Aeschimann, Geschäftsführer der 2020 gegründeten Alphasynt GmbH.
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Von links: Andreas Aeschimann und Luca Schmidlin, Gründer von Alphasynt, und Tilman Schildhauer vom PSI vor der Pilotanlage GanyMeth am PSI. © Paul Scherrer Institut / Markus Fischer
