Auszug aus AGRAVIS aktuell - Ausgabe 1/14 (AGRAVIS Raiffeisen AG)

Biologische oder chemische Entschwefelung – die Qual der Wahl?

Die biologische Entschwefelung ist in vielen Biogasanlagen das Hauptverfahren, um schädlichen Schwefelwasserstoff zu binden. Aber auch die chemische Entschwefelung mittels geeigneter Eisenverbindungen gewinnt zunehmend an Bedeutung.

Nach wie vor ist die biologische Entschwefelung, oft in Kombination mit chemischen Verfahren, weit verbreitet. Sie scheint einfach und preiswert zu sein. Luft wird in den Gasraum eingeblasen und spezielle Holzbalkenkonstruktionen oder Netze dienen den Schwefelbakterien als Besiedelungsoberflächen. In Gegenwart von Sauerstoff wandeln diese Bakterien Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel um, was an den gelben Ablagerungen im Gasraum gut zu sehen ist. Das dieses Verfahren aber auch Grenzen und Risiken in sich birgt, ist den wenigsten Anlagenbetreibern bewusst, denn aus dem elementaren Schwefel bildet sich wieder Sulfid beziehungsweise Schwefelwasserstoff.

Durch Schwefelsäure kommt es zu Säurefraß an Holzbalkenkonstruktionen.

Sulfid – Schwefelwasserstoff
Geht es um die Entschwefelung in Biogasanlagen, sind es in erster Linie Schwefelwasserstoff, Sulfid und deren Zwischenprodukte, die im Fokus stehen. Diese Verbindungen stören die Biologie und damit die Fermentation in der  Biogasanlage empfindlich. Sulfid bildet mit Spurenelementen, zum Beispiel Kobalt, Nickel, Molybdän und Selen, schwer lösliche Verbindungen. Damit stehen diese Nährstoffe den Methanbakterien nicht mehr zur Verfügung, Mangelsituationen können eintreten, in deren Folge die Methanbildung wegbricht. Zwischenprodukten reichern sich an und es kommt zur Versäuerung, der Acidose. Schwefelwasserstoff hingegen wirkt nicht nur toxisch auf die empfindlichen Methanbildner, er ist auch schädlich für Anlagentechnik und Motoren. Zwischen Sulfid und Schwefelwasserstoff besteht in jeder Biogasanlage immer ein chemisches Gleichgewicht. Veränderungen in Temperatur und pH-Wert können dieses zugunsten von Sulfid oder Schwefelwasserstoff verschieben.

Elementarer Schwefel
Wird biologisch entschwefelt, bauen sich im Verlauf der Zeit im Gasraum zum Teil erhebliche Schwefelablagerungen auf. Diese werden in der Regel als harmlos eingestuft. Das Gefahrenpotential, das diese Ablagerungen in sich bergen, ist nur Wenigen bewusst. Da kontinuierlich Luft eingeblasen wird, wird der Schwefel in den Ablagerungen weiter zu Sulfat oxidiert, dem Salz der Schwefelsäure. Schwefelsäure bedeutet immer Korrosion an Bauteilen. Besonders die Übergangszonen von der Flüssig- zur Gasphase sind betroffen. Immer wieder brechen Brocken aus den Ablagerungen heraus, fallen in den Fermenter. Sowohl der enthaltene Schwefel als auch das Sulfat werden hier wieder zu unerwünschtem Sulfid reduziert und stören damit die Biologie. Es entsteht ein Kreislauf zwischen Schwefelwasserstoff → Schwefel → Sulfid / Sulfat → Schwefelwasserstoff. Eine reale Entschwefelung findet also nicht statt. Der Schwefel bleibt in der Biogasanlage. Biologisch zu Entschwefeln macht demzufolge also wenig Sinn.

Wird der pH-Wert in den Schwefelablagerungen gemessen, liegt dieser immer im sauren Bereich und ist ein klarer Hinweis für die Bildung von unerwünschter Schwefelsäure.

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Biologische Entschwefelung verdünnt den Methangehalt im Biogas
Die biologische Entschwefelung wird nach wie vor in vielen Biogasanlagen zur Minimierung des Schwefelwasserstoffgehaltes angewendet. Durch Einblasen von Luft in den Fermenter, in der Regel sind das zwei bis fünf Prozent, oxidieren aerobe Bakterien Schwefelwasserstoff zu elementaren Schwefel.

Die eingeblasene Luft verdünnt aber auch das gebildete Biogas und verringert somit die Methankonzentration im Biogas. Wird z.B. bei der Gasanalyse ein Sauerstoffanteil im Biogas von 0,6 Prozent gemessen, entspricht das einem Luftanteil von 3Prozent im Biogas. Damit wird der Methangehalt auf 51 Prozent verdünnt. Ohne Lufteinblasen würde dieser aber bei 53,7 Prozent liegen. Damit hat das Verfahren der biologischen Entschwefelung in diesem Beispiel eine Verminderung der Methanausbeute um 2,7 Prozent zur Folge. Inzwischen ist hinlänglich bekannt, dass sich bei biologischer Entschwefelung der Methangehalt sogar bis zu 8 Prozent reduzieren kann.

Fragen beantwortet Dr. Sabine Rahn, Tel. 0251.682-2289. Weitere Informationen gibt es unter  www.biogasanlagen-fuettern.de .