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KatMethCon

Nachgeschaltete Biogasmethanisierung mit Zeolith-Katalysator-Matrix

Kurzbeschreibung

Die bisherige Nutzung von Biogas erfolgt überwiegend in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Strom- und Wärmeproduktion. Aufgrund sinkender Vergütungen des so erzeugten Stromes steigt die Motivation, Biomethan zu produzieren und in Erdgasnetze einzuspeisen. Dabei entsteht jedoch viel Kohlendioxid (CO₂), das bisher in die Atmosphäre abgelassen wird. Das Projekt KatMethCon entwickelt Katalysatormaterialien und -strukturen, um dieses CO₂ direkt mit Wasserstoff in Methan umzuwandeln, welches in das Erdgasnetz eingespeist werden kann.

Projektinfos

Projektlaufzeit

01.04.2018 bis 30.06.2020

Förderlinie

Hintergrund

Gegenwärtig erfolgt die Nutzung des in Biogasanlagen produzierten Biogases vorwiegend in dezentralen BHKW-Anlagen zur Strom- und Wärmeproduktion. Durch Änderungen im Erneuerbare-Energie-Gesetz (EEG) steht die Biogasbranche in Deutschland jedoch unter wachsendem Druck, da sich durch mehrere EEG-Novellen die staatliche Förderung für BHKW-Anlagen und die Vergütung des darin erzeugten Stroms verringern. Insbesondere größere Biogasanlagenbetreiber setzen daher zunehmend auf die Produktion und Einspeisung von Biomethan in Erdgasnetze. Das beim Biomethan-Upgrade in großen Mengen anfallende CO₂ – etwa ein Drittel der produzierten Gasmenge – wird bisher meist in die Atmosphäre entlassen.

Methode

In Abgrenzung zu den derzeit verfolgten Power-to-Gas-Ansätzen, bei denen CO₂ vor der katalytischen Umsetzung aus dem Rohbiogas abgetrennt wird, soll im Rahmen des Vorhabens der gesamte Rohbiogasstrom der Methanisierung zugeführt werden.

Zum Erreichen der Zielstellung wird ein integrierter Ansatz verfolgt, der die Entwicklung einer Katalysator-Matrix aus Zeolith – eine kristalline Silizium-Aluminium-Struktur – die optimale Integration der Gasaufbereitung mittels Membranen und PSA (pressure swing adsorption) sowie die Systemintegration für den passgenauen Einsatz in Biogasanlagen umfasst. Eine Erweiterung der Anwendung zum Beispiel für Kläranlagen ist Teil des Ansatzes.

Die praktische Umsetzung des Prozesses benötigt eine optimale Material-, System- und Prozessintegration und erfordert effiziente, langlebige und preiswerte Katalysatormaterialien und -strukturen. Im Ergebnis wird eine ökologisch und ökonomisch effizientere Methode angestrebt.

Ziele

Ziel ist es, CO₂-Emission zu vermeiden und das CO₂ mit Wasserstoff (H₂) synthetisch in einer sogenannten Methanisierungsreaktion zu Methan (CH₄) umzusetzen. Das Projekt entwickelt hierfür ein neuartiges Mehrkomponenten-System zur direkten katalytischen Methanisierung des im Rohbiogas von Biogasanlagen enthaltenen CO₂ durch Reaktion mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff. Neben der technischen Prozessentwicklung strebt das Projekt einen Beitrag zur Netzstabilisierung und der Teilnahme der Betreiber künftiger Anlagen am Regelenergiemarkt an.

 

Vereinfachte Darstellung des KatMethCon-Prozesses