Biogenes CO₂ aus Biomethananlagen: Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, in Gewächshäusern und bei E-Fuels

Die Biogasaufbereitung trennt Kohlendioxid ab, das 35–50 % des Biogasvolumens ausmacht. Eine Anlage, die 500 m³/h Biogas mit 45 % CO₂ verarbeitet, erzeugt etwa 225 m³/h CO₂, d. h. ca. 445 kg/h und ca. 3500 t pro Jahr (8000 Stunden). Dieses biogene CO₂ kann in die Atmosphäre abgegeben werden, aber auch gereinigt und an die Lebensmittelindustrie oder an Gewächshäuser verkauft oder in E-Fuels genutzt werden. Die Aminwäsche und kryotechnische Verfahren liefern die höchste Reinheit des Stroms, während bei Membranen und PSA das Abgas Beimengungen von Methan enthält und eine zusätzliche Aufbereitung erfordert.

Die Qualität des Stroms hängt von der Technologie ab

Anwendungen und Anforderungen

1. Kohlensäurehaltige Getränke, Bier, Lebensmittel. Erforderlich sind hohe Reinheit (in der Regel ≥ 99,9 %) sowie die Kontrolle von Verunreinigungen wie Benzol, Kohlenwasserstoffen, Schwefelverbindungen, Ammoniak, Aldehyden und anderen nach den Branchenspezifikationen (u. a. Leitlinien des europäischen Industriegasverbands EIGA). Die Hersteller müssen ein HACCP-System und Chargenuntersuchungen haben.
2. Verpacken unter modifizierter Atmosphäre und Trockeneis. Ähnliche Qualitätsanforderungen wie für Getränke.
3. Gewächshäuser. CO₂ wird zur Ertragssteigerung dosiert (typischerweise bis zu einer Konzentration in der Größenordnung von 800–1000 ppm tagsüber). Die Reinheitsanforderungen sind weniger streng, doch Verunreinigungen (Ethylen, SO₂, NOₓ, H₂S) schaden den Pflanzen. In den Niederlanden ist seit Langem ein Pipelinesystem in Betrieb, das Gewächshäuser mit CO₂ aus der Industrie versorgt.
4. Wasseraufbereitung. pH-Regulierung und Entcarbonisierung.
5. Schweißen und andere industrielle Anwendungen.
6. E-Fuels und Chemie. CO₂ ist ein Rohstoff für die Methanisierung (E-Methan), Methanol und andere Produkte.

Markt und Preise

Der CO₂-Markt in Europa beruht zu einem großen Teil auf Nebenprodukten der Ammoniak- und Bioethanolproduktion und anderer Prozesse, daher hängt sein Angebot von der Produktion dieser Branchen ab. Im August 2018 trat auf dem Getränkemarkt ein CO₂-Mangel auf, und 2022, als hohe Gaspreise einen Teil der Düngemittelhersteller zur Einschränkung der Produktion zwangen, traten erneut Verfügbarkeitsprobleme auf. Diese Episoden haben das Interesse an alternativen Quellen, darunter biogenes CO₂ aus Biomethananlagen, erhöht. Die CO₂-Preise sind vertraglich und hängen von Qualität, Menge und Logistik ab; für ein Projekt müssen Angebote der Abnehmer eingeholt werden.

Wirtschaftliches Beispiel (illustrative Annahmen)

Annahmen: 3500 t CO₂ pro Jahr; Verkauf von flüssigem CO₂ zu 250 PLN/t (Annahme); Kosten für Reinigung, Verflüssigung und Speicher 120 PLN/t; Transport 60 PLN/t. Nettomarge: 250 − 120 − 60 = 70 PLN/t, also 245.000 PLN pro Jahr. Kostet die Investition in Verflüssigung und Reinigung 3,5 Mio. PLN, beträgt die einfache Amortisationsdauer ca. 14 Jahre – länger, als in vielen Projekten akzeptabel ist. Beträgt der Verkaufspreis 400 PLN/t, steigt die Marge auf 220 PLN/t (770.000 PLN), und die Amortisationsdauer sinkt auf 4,5 Jahre. Das Beispiel zeigt die hohe Preisempfindlichkeit, und deshalb sind Verträge mit dem Abnehmer entscheidend.

Rechtliche Anforderungen und Zertifizierung

Für Lebensmittelanwendungen sind Hygienegenehmigungen und Qualitätsmanagementsysteme erforderlich. Für E-Fuels regeln die Vorschriften über RFNBO und die delegierte Verordnung (EU) 2023/1184 die Anrechnung von biogenem CO₂ als zulässiger Quelle. Prüfen Sie, ob das CO₂ aus der jeweiligen Anlage als Rohstoff für erneuerbare Kraftstoffe zugelassen ist und welche Dokumentationsanforderungen bestehen.

Rolle in der THG-Bilanz

Der Verkauf von CO₂ verringert die Emissionen nicht immer, denn nach der Verwendung (z. B. in Getränken) kehrt das CO₂ in die Atmosphäre zurück. Klimabedeutung hat vor allem der Ersatz von fossilem CO₂ (aus der Düngemittelproduktion aus Gas) sowie die langfristige Bindung von Kohlenstoff in Produkten oder seine Speicherung. Bei der Abrechnung ist bei Aussagen Vorsicht geboten.

Logistik von CO₂

CO₂ kann als Flüssigkeit in isobaren Tankwagen (Druck in der Größenordnung von über zehn bar, Temperatur etwa −30 °C) oder als Gas per Pipeline transportiert werden, wenn der Abnehmer nahe ist. Im kleinen Maßstab ist ein Speicher für flüssiges CO₂ ein stationärer Behälter mit Kühlaggregat und Verdampfer, und die Transportkosten steigen mit der Entfernung. Planen Sie bei der Auslegung der Bilanz einen Pufferspeicher und eine Alternative für den Fall fehlender Abnahme ein, z. B. kontrollierte Abgabe in die Atmosphäre, um die Biomethanproduktion nicht anhalten zu müssen.

Zusammenfassung

Biogenes CO₂ aus Biomethananlagen ist ein potenzielles zusätzliches Produkt, doch seine Wirtschaftlichkeit hängt von Technologie, Qualität und Abnehmern ab. Bevor Sie in Reinigung und Verflüssigung investieren, bestätigen Sie Abnahmeverträge.