Hintergrund: Die Firma Kirchner Energietechnik aus Berlin arbeitet an einem Produktionsverfahren, um im Verbund Biomethan und Bio-Methanol als synthetischen Kraftstoff herzustellen. Das könnte ein Geschäftsmodell für Biogasanlagen werden, die nach 20 Jahren EEG-Laufzeit in die Kraftstoffproduktion einsteigen wollen. Wir haben mit Geschäftsführer Hans-Walter Kirchner über die Hintergründe gesprochen.

Sie haben ein neues Verfahren entwickelt, um Biomethan aus Biogas zu erzeugen. Was war die Motivation?

Kirchner: Wir haben die Biogas-CO₂-Methanolwäsche entwickelt, um Biogas und CO₂ voneinander zu trennen und Biomethan herzustellen. Aber auch das abgeschiedene CO₂ wollen wir verwenden, damit es nicht zurück in die Atmosphäre gelangt. Mit dem Verfahren liegen beide Gase in der nötigen Reinheit vor, um Biomethan ins Gasnetz einspeisen oder zu Bio-CNG verdichten zu können und um CO₂ für die weitere eFuel-Produktion zu verwenden.

Wie funktioniert das Verfahren?

Kirchner: Zunächst wird das Rohbiogas verdichtet und auf eine Temperatur von -40 °C abgekühlt. Nach Entfeuchtung und weiterer Abkühlung wird das Biogas durch eine CO₂-Adsorptionskolonne geleitet, die mit Methanol gefüllt ist. Bei diesem schon lange bekannten Rectisolverfahren lagert sich das CO₂ aus dem Biogas an das Waschmedium Methanol an. Dadurch entsteht Biomethan. Durch anschließende Entspannung und Strippung des mit CO₂ beladenen Methanols lässt sich hochreines, flüssiges CO₂ erzeugen als Basis zur Bio-Methanol Produktion. Der für die Bio-Methanol-Produktion nötige grüne Wasserstoff stammt aus der Wasser-Elektrolyse mit Wind- und Solarstrom. Nur einmal im Jahr muss ein Teil des Methanols ausgetauscht werden.

Worin sehen Sie die Vor- und Nachteile gegenüber bestehenden Gasaufbereitungsverfahren?

Kirchner: Bei unserem Verfahren entsteht kein Schwachgas, das wir nachverbrennen oder zurück in den Fermenter führen müssen. Zudem ist keine Nachbehandlung des entstehenden Biomethans nötig. Genauso können wir das anfallende CO₂ direkt verwenden ohne weitere Aufbereitung. Einen weiteren Vorteil sehen wir in niedrigen Investitions- und Betriebskosten. Wir arbeiten mit einem typischen Betriebsdruck von 15 bar. Damit liegen Biomethan und CO₂ schon komprimiert vor, was die Weiterverwendung zu Bio-CNG bzw. die Verflüssigung von CO₂ zum Transport vereinfacht. Das Biomethan hätte aber auch den richtigen Druck, um es direkt in ein Mitteldrucknetz einspeisen zu können.

Im Vergleich zu anderen Verfahren ist der Methangehalt im Biomethan mit einem Wert ab 95 % etwas niedriger. Zudem ist der Strombedarf vor allem für die Verdichter mit 0,3 kWh/m³ Rohbiogas etwas höher. Bei den Energiekosten liegen wir aber unterm Strich mit 7 ct/m³ Methan unterhalb der Genosorb- und chemischen Verfahren wie die Aminwäsche.

Sie sagen, das Rectisolverfahren ist schon länger bekannt. Warum kommt die Methanolwäsche erst jetzt auf den Markt?

Kirchner: Bislang war es nicht nötig, das CO₂ zu verwerten. Das hat sich geändert. Wer heute Biomethan für den Kraftstoffmarkt produziert, hat mit dem Verkauf von CO₂-Zertifikaten einen wichtigen Zusatzerlös. Mit der Abtrennung und der Verwertung von CO₂ steigt der Erlös durch den Zertifikateverkauf.

Die Bundesregierung will den Verkehr sowohl bei Kfz als auch bei Nutzfahrzeugen auf Elektroantrieb umstellen. CNG als Kraftstoff hat dagegen an Bedeutung verloren, viele Tankstellen haben schon wieder geschlossen. Was macht Sie sicher, dass CNG als Kraftstoff wieder gefragt sein wird?

Kirchner: Wir sehen die Ziele der Bundesregierung als nicht realistisch an. Bisher werden ca. 50% der elektrischen Energie mit regenerativen Energiequellen erzeugt. Wenn zusätzlich der gesamte Fahrzeugbestand in Deutschland elektrisch fahren würde, müsste sich die Erzeugung von erneuerbarem Strom mehr als verdreifachen und die vorhandenen Stromnetze, insbesondere im ländlichen Raum, sind für diese Mehrbelastung nicht ausgelegt und müssten massiv ausgebaut werden. Das ist aus unserer Sicht in absehbarer Zeit nicht realisierbar. Für einen notwendigen, klimaneutralen Straßenverkehr brauchen wir also weitere Optionen.

Welches Potenzial hat Ihr Verfahren?

Kirchner: Wenn wir bei einer Biogasanlage mit einer Kapazität von 300 m³ Rohbiogas pro Stunde (entspricht etwa 600 kW elektrisch) das CO₂ zur E-Fuel-Produktion nutzen, ließen sich damit 1,7 Mio. l Methanol als Kraftstoff erzeugen. Zusätzlich könnte das Biomethan zu Bio-CNG komprimiert werden. Methanol hat 10 % mehr Leistung als Benzin.

Sollte die Industrie Methanolmotoren mit 4 l/100 km konstruieren, könnte eine Biogasanlage rund 1.100 Kfz mit Bio-Methanol und 1.100 Kfz mit Bio-CNG ganzjährig mit Kraftstoff versorgen. Alle Biogasanlagen in Deutschland könnten zusammen rund 40 % des Fahrzeugbestands klimaneutral betreiben. Dabei würde ein geschlossener CO₂-Kreislauf von 18 Mio. Tonnen jährlich entstehen. Wir sehen in der Kraftstoffproduktion aber auch eine Option für viele Biogasanlagen in Deutschland, die keine EEG-Förderung mehr erhalten.

Wie ist der aktuelle Stand der Entwicklung?

Kirchner: Wir bauen gerade die erste Pilotanlage für die Biogas-CO₂-Methanolwäsche. Zur Entwicklung einer Verbundproduktion von Biomethan und E-Fuel werden wir von der Hochschule Stralsund, Institut für Regenerative Energie Systeme unterstützt. Wir suchen jetzt Kooperationspartner für eine schnelle Markteinführung, vor allem Biogasanlagenbetreiber, die Biomethan bzw. Bio-CNG und E-Fuels im Verbund erzeugen wollen.