Wie funktioniert Biogasaufbereitung: Verfahren und Kosten
Entsteht bei der Vergärung von Gülle, Bioabfällen und anderen organischen Stoffen Gas, lässt sich dieses technisch nicht im großen Stil verwenden. Grund dafür sind Rückstände von CO₂, Schwefelwasserstoff oder Wasserdampf, welche die Qualität des Biogases mindern. Im Zuge der Biogasaufbereitung entfernen Anlagen diese Reststoffe. Sie erreichen eine sehr hohe Brennstoffqualität und sorgen dafür, dass Biogas auch als Ersatz für Erdgas infrage kommt. Wie die Biogasaufbereitung funktioniert und welche Kosten bei den einzelnen Verfahren entstehen, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.
✅ Aktualisiert am 09.09.2025
Die Themen im Überblick:
- Gründe für die Biogasaufbereitung
- Die Aufbereitungsverfahren im Detail
- Kosten der Aufbereitung von Biogas
- FAQ: Häufigste Fragen zum Thema
Biogas aufbereiten: Gründe für die Umwandlung zu Biomethan
Biogas ist ein natürliches Stoffgemisch, das bei der Vergärung organischer Materialien entsteht. Es setzt sich unter anderem aus Methan (50 bis 75 Prozent) und verschiedenen anderen Stoffen (25 bis 50 Prozent) zusammen. Zu letzteren gehören etwa Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf. Die Verunreinigungen sorgen für einen geringeren Energieinhalt und dafür, dass sich Biogas direkt nach der Gewinnung nur in speziellen Anlagen einsetzen lässt. Denn sie können Motoren, Leitungen und andere Bauteile beschädigen. Soll Biogas als Ersatz für Erdgas zum Einsatz kommen, ist daher eine technische Biogasaufbereitung erforderlich. Die sogenannte Methanisierung entzieht dem Gasgemisch die Reststoffe und sorgt damit für einen höheren Methan- und Energieinhalt.
Höherer Energieinhalt, flexible Nutzung und gestiegener Marktwert
Kurz gesagt: Durch die Biogasaufbereitung zu Biomethan steigt der Energieinhalt des Gases. Es erfüllt die hohen Qualitätsanforderungen für Erdgas und lässt sich in das öffentliche Gasnetz einspeisen. Darüber hinaus kann das aufbereitete Gas BHKWs und sogar Fahrzeuge antreiben. Die Biogasaufbereitung steigert also die Flexibilität und den Marktwert des nachhaltig gewonnenen Rohstoffs. Sie hilft dabei, fossiles Erdgas zu ersetzen und schont sogar fossile Ressourcen. Die folgende Grafik stellt das noch einmal bildlich dar.
Verzichten Sie auf die technische Aufbereitung von Biogas, spart das zwar Herstellungskosten. Dafür lässt sich der Rohstoff aber auch nur sehr begrenzt nutzen. So etwa in lokalen BHKWs, die neben Strom auch Wärme erzeugen. Da das Gas dabei örtlich gebunden bleibt, lohnt sich dieser Weg nur, wenn sich auch einsetzen lassen.
Biogasaufbereitung: Verfahren der Methanisierung im Überblick
Möchten Sie Biogas aufbereiten, kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Dazu gehören die Druckwasserwäsche, die Aminwäsche und die Membrantrennung. Weitere Verfahren sind die Druckwechseladaption sowie die kryogene Abtrennung. Alle hier aufgeführten Verfahren zur Biogasaufbereitung verfolgen dabei das Ziel, den Energieinhalt des Gases zu steigern und Verunreinigungen zu entfernen. Wie das im Einzelnen funktioniert, zeigt die folgende Übersicht.
| Verfahren | Beschreibung | Einsatzbereich | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|---|
| Druckwasserwäsche | CO₂ und H₂S lösen sich in Wasser unter Druck | Mittelgroße bis große Anlagen | Bewährte Technik, kein Einsatz von Chemikalien | Hoher Wasser- und Energieverbrauch |
| Aminwäsche | Chemische Waschlösung bindet gezielt CO₂ | Große Anlagen | Sehr hohe Methanreinheit, selektive CO₂-Abscheidung | Chemikalieneinsatz, aufwendige Rückgewinnung |
| Druckwechseladsorption (PSA) | Molekularsiebe adsorbieren CO₂, Freisetzung durch Druckabsenkung | Mittelgroße Anlagen | Keine Flüssigkeiten nötig, kompakte Bauweise | Empfindlich gegen Störungen, höherer Stromverbrauch |
| Membrantrennung | Gase trennen sich je nach Diffusionsgeschwindigkeit durch Membranen | Kleine bis große Anlagen | Modular und flexibel, wartungsarm | Mehrstufig für hohe Reinheit, Methanverluste möglich |
| Kryogene Abtrennung | Abkühlung – CO₂ verflüssigt, Methan bleibt gasförmig | Sehr große Anlagen | Sehr hohe Reinheit, CO₂ als Nebenprodukt nutzbar | Technisch aufwendig, hoher Energiebedarf |
Druckwasserwäsche: Reinigung von Biogas mit Wasser und Druck
Die Druckwasserwäsche ist ein vergleichsweise einfaches Verfahren, um Biogas von Reststoffen wie zu trennen. Anlagen leiten das Gas dazu unter hohem Druck durch Wasser. Dieses nimmt Kohlendioxid sowie Schwefelverbindungen auf, während Methan im Gasstrom verbleibt. Das Verfahren gilt als sehr robust. Es ist weit verbreitet, benötigt aber sehr viel Wasser. Zum Einsatz kommt es vor allem in mittelgroßen und großen Anlagen.
Aminwäsche: Biogasaufbereitung für hohe Reinheit und große Anlagen
Hierbei handelt es sich um ein chemisches Verfahren, bei dem Amine das Kohlenstoffdioxid gezielt binden. Unter Aminen versteht man chemische Verbindungen aus Stickstoff (N) und Wasserstoff (H), die sich von Ammoniak (NH₃) ableiten. Sie kommen meist als wässrige Lösung zum Einsatz. Das Verfahren zum Aufbereiten von Biogas gilt als sehr effektiv, ist dafür aber technisch aufwendig. Infrage kommt es daher überwiegend für große Anlagen.
Druckwechseladsorption (PSA): Methanisierung mit Molekularsieben
Ganz ohne Wasser und Chemikalien kommt die Druckwechseladsorption (auch Pressure Swing Adsorption oder kurz PSA) aus. Das Gas strömt dabei unter Druck durch trockene Absorber mit Molekularsieben. Diese binden CO₂ und lassen nur Methan hindurch. Senken Anlagen den Druck wieder ab, entweicht Kohlenstoffdioxid und die Filtereinheiten regenerieren sich. Der größte Nachteil dieses Verfahrens zur Biogasaufbereitung ist der hohe Energieverbrauch. Durch die überschaubare und gut beherrschbare Technik eignet sich die Lösung dafür auch für mittelgroße Anlagen.
Membranverfahren: Aufbereitung von Biogas mit mehreren Membranen
Eine alternative Lösung zur Biogasaufbereitung ist das Membranverfahren. Hierbei trennen verschiedene, hintereinander angeordnete Membranen die unerwünschten Bestandteile vom Methan. Möglich ist das, da Stoffe unterschiedlich schnell durch die Membranen diffundieren. Der große Vorteil: Die Technik lässt sich nicht nur modular einsetzen. Sie gilt auch als besonders effizient und flexibel. All das sind optimale Voraussetzungen für den Einsatz der Membranverfahren in kleinen und großen Anlagen.
Kryogene Abtrennung: Biogasaufbereitung bei sehr tiefen Temperaturen
Ganz anders als die Biogasaufbereitung mit Membran funktioniert die kryogene Abtrennung von Kohlendioxid. Bei diesem Verfahren kühlen technische Systeme das Biogas sehr stark herunter. Das CO₂ geht dabei in den flüssigen oder festen Aggregatzustand über und lässt sich zuverlässig entziehen. Übrig bleibt nahezu reines Methan mit einer sehr hohen Qualität. Trotz der hohen Reinheit kommt das Verfahren meist nur für sehr große Anlagen infrage. Grund dafür ist der aufwendige Aufbau der komplexen Technik.
Kosten der Verfahren: Richtwerte für Anschaffung und Betrieb
Wie viel die Biogasaufbereitung kosten kann, hängt vor allem vom Verfahren und dem Gasdurchsatz ab. Relevant sind dabei Faktoren wie der technische Aufwand beim Aufbau der Anlagen und der Energie- und Rohstoffeinsatz im laufenden Betrieb. Überschlägig lassen sich dabei folgende Angaben machen:
| Verfahren | Investitionskosten (Richtwert) | Betriebskosten je Nm³ Biogas |
|---|---|---|
| Druckwasserwäsche | ca. 800.000 – 2.000.000 € | 0,08 – 0,12 € |
| Aminwäsche | ab ca. 1.500.000 € | 0,07 – 0,10 € |
| Druckwechseladsorption (PSA) | ca. 900.000 – 2.500.000 € | 0,08 – 0,14 € |
| Membrantrennung | ca. 700.000 – 2.000.000 € | 0,06 – 0,10 € |
| Kryogene Abtrennung | ab ca. 3.000.000 € | > 0,12 € |
Wichtig zu wissen ist, dass sich die Kosten der Biogasaufbereitung in der Tabelle als Richtwerte verstehen. Welche Ausgaben im Einzelfall anfallen, lässt sich nur mit einer individuellen Kalkulation fundiert beurteilen. Die Daten in der Tabelle geben aber einen ersten Überblick, etwa für eine Vorauswahl geeigneter Verfahren zum Aufbereiten von Biogas.
Wann sich welches Verfahren lohnt: Haben Sie eine kleine Anlage mit bis zu 500 Normkubikmetern Biogas pro Stunde, punkten das Membranverfahren und die Druckwechseladsorption mit hoher Wirtschaftlichkeit. In größeren Anlagen mit mehr als 1.000 Normkubikmetern kommen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten eher Verfahren wie die Aminwäsche oder die Druckwasserwäsche infrage. Ist eine sehr hohe Reinheit gefragt oder möchten Sie Kohlendioxid als Nebenprodukt weiter nutzen, lohnt sich in großen Anlagen auch die Kryotechnik zur Biogasaufbereitung.
FAQ: Oft gestellte Fragen zur Biogasaufbereitung zu Biomethan
Was ist Biogasaufbereitung und warum ist sie nötig?
Biogasaufbereitung bezeichnet den technischen Prozess, bei dem Rohbiogas von unerwünschten Bestandteilen wie CO₂, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf befreit wird. Ziel ist es, den Methangehalt zu steigern und damit die Qualität des Gases deutlich zu erhöhen. Nur so lässt es sich als Ersatz für Erdgas in das öffentliche Netz einspeisen oder als Kraftstoff verwenden. Ohne Aufbereitung ist Biogas meist nur lokal nutzbar – zum Beispiel in Blockheizkraftwerken (BHKWs).
Was bringt die Umwandlung von Biogas zu Biomethan?
Durch die Aufbereitung steigt der Methananteil im Gasgemisch. Damit erhöht sich der Energiegehalt, und das Gas erfüllt die Anforderungen für eine Einspeisung ins Gasnetz oder den Einsatz als Kraftstoff. Biomethan lässt sich flexibel nutzen, hat einen höheren Marktwert und ersetzt fossiles Erdgas, was Ressourcen schont und Emissionen reduziert.
Welche Verfahren gibt es zur Biogasaufbereitung?
Es kommen fünf etablierte Verfahren zum Einsatz:
- Druckwasserwäsche: Trennung mit Wasser unter Druck (mittlere bis große Anlagen)
- Aminwäsche: Chemische CO₂-Abscheidung mit Aminen (große Anlagen)
- Druckwechseladsorption: CO₂-Abtrennung mit Molekularsieben (mittlere Anlagen)
- Membrantrennung: Trennung mit Kunststoffmembranen (kleine bis große Anlagen)
- Kryogene Abtrennung: CO₂-Verflüssigung bei tiefen Temperaturen (große Anlagen)
Alle Verfahren verfolgen das Ziel, den Methananteil zu erhöhen und das Biogas nutzbar zu machen.
Welches Verfahren eignet sich für welche Anlagengröße?
Die Wahl des Verfahrens hängt von der Anlagengröße ab: Kleine Anlagen bis 500 Nm³/h profitieren vom Membranverfahren oder der PSA, da beide wirtschaftlich und flexibel einsetzbar sind. In mittelgroßen bis großen Anlagen ab 1.000 Nm³/h lohnen sich Druckwasserwäsche oder Aminwäsche aufgrund ihrer hohen Effizienz. Bei sehr großen Anlagen mit höchsten Reinheitsanforderungen kommt die kryogene Abtrennung infrage – technisch anspruchsvoll, aber besonders effektiv.
Wie viel kostet die Biogasaufbereitung mit den verschiedenen Verfahren?
Die Kosten für die Biogasaufbereitung hängen stark vom gewählten Verfahren und der Anlagengröße ab. Grob liegen die Investitionskosten je nach Technik und Größe zwischen 700.000 und über 3 Millionen Euro. Die laufenden Betriebskosten bewegen sich meist zwischen 6 und 14 Cent pro Normkubikmeter Biogas. Kryotechnik ist am teuersten, bietet dafür aber die höchste Reinheit. Für eine fundierte Planung ist immer eine individuelle Wirtschaftlichkeitsberechnung ratsam.
