Biogas, ein natürlich vorkommendes Gas, das durch den Abbau organischer Stoffe durch anaerobe Bakterien entsteht und zur Energieerzeugung genutzt wird. Biogas unterscheidet sich von Erdgas dadurch, dass es eine erneuerbare Energiequelle ist, die auf biologische Weise durch anaerobe Verdauung erzeugt wird, und nicht ein fossiler Brennstoff, der durch geologische Prozesse entsteht. Biogas besteht hauptsächlich aus Methangas, Kohlendioxid und Spuren von Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Es kommt auf natürliche Weise in Komposthaufen, als Sumpfgas und als Ergebnis der enterischen Fermentation bei Rindern und anderen Wiederkäuern vor. Biogas kann auch in anaeroben Fermentern aus pflanzlichen oder tierischen Abfällen erzeugt oder aus Deponien gesammelt werden. Es wird zur Wärmeerzeugung verbrannt oder in Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung verwendet.
Die Verwendung von Biogas ist eine umweltfreundliche Technologie mit Vorteilen für die Umwelt. Die Biogastechnologie ermöglicht die effektive Nutzung der anfallenden tierischen Abfälle aus der Lebensmittelproduktion und der festen Siedlungsabfälle aus der Urbanisierung. Die Umwandlung von organischen Abfällen in Biogas verringert die Produktion des Treibhausgases Methan, da bei der effizienten Verbrennung Methan durch Kohlendioxid ersetzt wird. Da Methan fast 21 Mal effektiver als Kohlendioxid Wärme in der Atmosphäre bindet, führt die Verbrennung von Biogas zu einer Nettoverringerung der Treibhausgasemissionen. Darüber hinaus kann die Biogaserzeugung in landwirtschaftlichen Betrieben die Gerüche, Insekten und Krankheitserreger reduzieren, die mit traditionellen Güllelagern verbunden sind.
Tierische und pflanzliche Abfälle können zur Erzeugung von Biogas verwendet werden. Sie werden in anaeroben Fermentern als Flüssigkeit oder als mit Wasser vermischter Schlamm verarbeitet. Anaerobe Fermenter bestehen in der Regel aus einem Behälter für die Ausgangsstoffe, einem Faulbehälter, einer Biogasverwertungseinheit und Wärmetauschern zur Aufrechterhaltung der für die bakterielle Verdauung erforderlichen Temperatur. Kleine Vergärungsanlagen für Privathaushalte mit einem Fassungsvermögen von nur 757 Litern (200 Gallonen) können in ländlichen Haushalten als Brennstoff zum Kochen oder für die elektrische Beleuchtung verwendet werden. Es wird geschätzt, dass Millionen von Haushalten in weniger entwickelten Regionen, einschließlich China und Teilen Afrikas, Haushaltsfermenter als erneuerbare Energiequelle nutzen.
Große landwirtschaftliche Fermenter speichern flüssigen oder aufgeschlämmten Dung von Nutztieren. Die wichtigsten Arten von Fermentern für landwirtschaftliche Betriebe sind abgedeckte Lagunen-Fermenter, komplette Mischfermenter für Gülle, Pfropfenstrom-Fermenter für Milchviehdung und Trockenfermenter für Gülle und Ernterückstände. In Fermentern wird in der Regel Wärme benötigt, um eine konstante Temperatur von etwa 35 °C (95 °F) aufrechtzuerhalten, damit die Bakterien das organische Material zu Gas zersetzen können. Ein effizienter Fermenter kann 200-400 Kubikmeter Biogas mit einem Methangehalt von 50-75 Prozent pro Tonne eingesetzter Abfälle erzeugen.
Die natürliche Zersetzung von organischem Material in einer Deponie erfolgt über viele Jahre hinweg, und das dabei entstehende Biogas (auch als Deponiegas bekannt) kann aus einer Reihe miteinander verbundener Rohre, die sich in verschiedenen Tiefen der Deponie befinden, aufgefangen werden. Die Zusammensetzung dieses Gases ändert sich im Laufe der Lebensdauer der Deponie. Im Allgemeinen besteht das Gas nach einem Jahr zu etwa 60 Prozent aus Methan und zu 40 Prozent aus Kohlendioxid. Das durchschnittliche Energiepotenzial liegt bei etwa 2 Gigajoule (1.895.634 BTU) pro Tonne Abfall.
Die Systeme zur Erfassung von Deponiegas werden zunehmend eingesetzt, um Explosionen aufgrund von Methanansammlungen innerhalb der Deponie zu verhindern oder um den Verlust von Methan, einem Treibhausgas, in die Atmosphäre zu vermeiden. Das gesammelte Gas kann an oder in der Nähe der Deponie in Öfen oder Kesseln verbrannt werden, wird aber stattdessen oft in Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen zur Stromerzeugung verwendet, da der Bedarf an Wärmeerzeugung an den meisten abgelegenen Deponiestandorten begrenzt ist.
