Die Wasserkraft ist in der Schweiz noch mit Abstand die wichtigste erneuerbare Energiequelle, weit bedeutender als die Nutzung von Solar- und Windenergie oder Umweltwärme. Immerhin knapp 30 Prozent der erneuerbaren Energie in der Schweiz – bezogen auf den Endenergieverbrauch – kommt aus der Biomasse.
Ungenutzte Energie aus Hofdünger
In Holz und anderen biogenen Energieträgern wie Kehricht, Grüngut, organischen Abfällen, Klärschlamm und Hofdünger (Gülle, Mist) steckt eine erhebliche Energiereserve. Wie gross dieses Potenzial ist, hat die Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL in einer neuen Studie abgeschätzt (WSL-Berichte, Heft 57, 2017). Gemäss Studie stecken in Schweizer Biomasse 97 PJ (Petajoule) Primärenergie, die nachhaltig genutzt werden könnten; 53 PJ werden bisher schon genutzt, das zusätzlich nutzbare Potenzial beträgt 44 PJ. Zum Vergleich: Der Primärenergieverbrauch der Schweiz liegt bei rund 1100 PJ. Das grösste Potenzial weisen Hofdünger und Waldholz auf (siehe Grafik). Während Waldholz bereits heute zu einem erheblichen Teil energetisch genutzt wird, ist die entsprechende Verwertung von Hofdünger bei weitem noch nicht ausgeschöpft.
Bestehende Substrate besser nutzen
Um die Biomasse energetisch verstärkt zu nutzen, sind innovative Technologien gefragt. An der Tagung «Bioenergieforschung in der Schweiz» vom Mai 2017 stellten verschiedene Referenten unterschiedliche Strategien vor, wie brachliegende Potenziale erschlossen werden könnten.
Rindergülle beispielsweise enthält viel Energie, welche nicht mit den bestehenden Verwertungspfaden genutzt werden kann. Die Bestandteile der Lignocellulose können nicht aufgeschlossen werden. Zusätzliche mikrobiologische Behandlungen neben der eigentlichen Vergärung sind ein Weg, um dieses Ziel zu erreichen. Ein Team um Prof. Michael Studer, Berner Fachhochschule, will dafür direkt im anaeroben (mit Sauerstoffzugabe) Fermenter aerobe (ohne Sauerstoffzugabe) Mikroorganismen, welche im Biofilm auf einer Membran wachsen, nutzen, um die polymeren Substanzen in kleinere, wasserlösliche Moleküle zu spalten. Die Forscher um Prof. Urs Baier, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, setzen dagegen bei der Vorbehandlung von Rindergülle und insbesondere bei faserhaltigen Substraten wie Rindermist und kommunalem Grüngut auf ein Hydrolyse-Verfahren. Baier hofft, den Ertrag an Biomethan bei der Vergärung von Rinder gülle um mehr als 20 Prozent steigern zu können.
Neue Substrate erschliessen
Während Hofdünger für die Herstellung von Biogas heute schon routinemässig genutzt wird, gilt das bei biologischen Industrieabfällen erst teilweise. Roger König, Fachhochschule Südschweiz, untersucht in einem Projekt, ob Molke, Fermentationsabwässer (Nebenprodukt der Antibiotika Herstellung) sowie Nebenprodukte aus der Fischölherstellung für die Biogas-Produktion genutzt werden können. Sein Forschungsteam setzt dabei auf ein mikrobiologisches, zweistufiges Gärverfahren. Das Ziel ist, die Methan-Ausbeute gegenüber dem konventionellen einstufigen Prozess um mehr als 30 Prozent zu steigern.
Biogas lässt sich auf sehr verschiedene Arten aus Biomasse gewinnen. Ein Weg sind Kompo-gas-Anlagen. Aus biologischen Abfällen entstehen in einem Gärreaktor (Fermenter) Biogas und Kompost. Einen anderen Weg wollen Hans Engeli, Engeli Engineering, und Dr. Werner Edelmann, Arbi Bioenergie GmbH, beschreiten. Sie haben in der Schweiz 64 Platzkompostierungen identifiziert. Diese könnten mit einem zusätzlichen Verfahrensschritt ergänzt werden, bei dem der Bioabfall in geschlossenen, beheizten Boxen (Fermentern) unter Beigabe von Wasser vergärt und dabei Biogas gewonnen wird. Auf dem Weg dieser sogenannten Boxenvergärung liessen sich pro Jahr 30 Mio m³ Biogas produzieren, was – umgewandelt in Strom – dem Jahresbedarf von gut 20 000 Vier-Personen- Haushalten entspricht. Da heute Boxenvergärungsanlagen zu einem relativ günstigen Preis erhältlich sind, sei ein wirtschaftlicher Betrieb gemäss Hans Engeli möglich.
