Deponiegasverwertung

In Mülldeponien, auf denen organische Abfälle abgelagert wurden, finden biochemische Umsetzungsprozesse statt, die mit denen eines Bioreaktors vergleichbar sind. Der Umsetzungsprozess der organischen Bestandteile teilt sich dabei auf in eine aerobe und in eine anaerobe Zersetzungsphase auf.

Die erstgenannte Phase tritt bevorzugt im Oberflächenbereich und im frisch eingebauten Müll auf. Durch die relativ kurze Kontaktzeit zwischen der Luft und dem abgelagerten Müll werden allerdings nur leicht abbaubaren Stoffe aerob umgesetzt, wobei als Produkte vor allem Wasser und Kohlendioxid entstehen.

Der Großteil der abbaubaren Inhaltsstoffe wird in der anaeroben Phase zersetzt. Der hierfür notwendige Sauerstoff wird dem Substrat in Form von gebundenem Sauerstoff entzogen. Unter diesen Bedingungen wird das Substrat im Wesentlichen in die Endprodukte Methan und Kohlendioxid umgewandelt, wobei sich dieser anaerobe Abbau in drei Teilschritten vollzieht, die an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.

In der Anfangsphase der anaeroben Umsetzungsprozesse werden vorwiegend organische Säuren produziert und erst deutlich später beginnt die Methanbildung. Die verzögerte Methanproduktion ist damit zu erklären, dass die "säureproduzierenden" Bakterien eine um den Faktor 10 bis 20 höhere Vermehrungsrate aufweisen als die "Methanbakterien". Erst nach einer Zeit von 0,5 bis 2 Jahren nach Ablagerungsbeginn stellt sich ein Gleichgewicht zwischen diesen Bakteriengruppen ein. Man spricht vom Erreichen der stabilen Methanphase.

Die eigentliche Deponiegasproduktion, d.h. ein mengenmäßig erfassbarer Ausstoß von Deponiegas, beginnt erst mit Erreichen der stabilen Methanphase. Das Konzentrationsverhältnis der Hauptkomponenten Methan und Kohlendioxid liegt dann im Bereich von 1,2 bis 1,6. Geht man davon aus, dass die Deponiegaszusammensetzung von diesen beiden Komponenten bestimmt wird, so entspricht dies etwa einem Methangehalt von 55 bis 62 Vol.-%.

Die Entstehung von klimaschädlichem Methan im Deponiekörper macht eine gezielte Sammlung und Aufbereitung des Gases notwendig, da das entstehende Deponiegas nicht in die Atmosphäre gelangen darf. Methan trägt nach Kohlendioxid am zweitstärksten zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. U.a. aus diesem Grund sind Deponien meist mit einem System aus Gasbrunnen, Gassammelstationen, Gasförderstationen Gasfackeln, etc. ausgerüstet.
Zur energetischen Nutzung des Deponiegases (= Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie) sind auf vielen Deponien Blockheizkraftwerken und ggf. Gasreinigungsanlagen installiert. Die Gewinnung von erneuerbarer Energie aus Deponiegas wird im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) staatlich gefördert.

Neben den genannten Hauptkomponenten in Deponiegas lassen sich noch eine Vielzahl von anorganischen und organischen Inhaltsstoffen im Deponiegas nachweisen, die in ihrer Gesamtheit jedoch meist in der Größenordnung von unter 1 Vol.-% liegen. Aufgrund der vorherrschenden Milieubedingungen im Deponiekörper muss zudem davon ausgegangen werden, dass das Deponiegas grundsätzlich wasserdampfgesättigt ist.

Im Hinblick auf die Verwertung des Deponiegases sind besonders die Spurenstoffe Chlor, Fluor, Schwefel und Silizium von Bedeutung, da sie die Genehmigungsfähigkeit und den Betriebsablauf einer eventuellen Gasnutzungsanlage maßgeblich beeinflussen können.