deponiegas-header-wikipedia-net4energy
hero-bg

Deponiegas

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

11.10.2020

Letztes Update

02.05.2022

Deponiegas – Entstehung, Gefahrenpotenzial und Nutzung in Deponiegasanlagen

Inhalt des Wiki-Artikel

Deponiegas – Definition, Phasen der Entstehung, Gefahren und Nutzen

Durch den organischen Anteil im Müll, der in Deponien gelagert wird, erfolgt ein mikrobieller Abbau und es entsteht aufgrund von biochemischen Stoffwechselprozessen das sogenannte Deponiegas. Das sehr geruchsintensive Gas setzt sich vor allem aus Methan (CH4) und Kohlenstoffdioxid (CO2) zusammen, darüber hinaus enthält es Schwefelwasserstoff (H2S), Stickstoff (N2) und Spurengase. Das Verhältnis der einzelnen Bestandteile zueinander wird durch die Dauer der Lagerung beeinflusst, da im Laufe der Zeit verschiedene Gärprozesse stattfinden. Deponiegas birgt gewisse Risiken, denn bestimmte Zusammensetzungen von Kohlenwasserstoffen wie Methan und Luft sind explosiv, andere Gase wie Schwefelwasserstoff sind toxisch. Es kann über die ganze Fläche der Deponie austreten, aber auch durch Oberflächenabdichtung gestaut werden und dadurch bis zu Hunderte Meter entfernt von der Mülldeponie in die Umwelt gelangen.1

Phasen des Abbauprozesses

Nach einer Anlaufzeit erfolgt bei der Ablagerung von organischen Abfällen ein aus mehreren Phasen bestehender biologischer Abbauprozess, bei dem als Endprodukt Deponiegas entsteht. Als erstes findet die aerobe Abbauphase statt, die von überschaubarer Dauer ist. Dabei wird der in den Abfällen eingeschlossene Sauerstoff von Mikroorganismen zum Abbau organischer Masse genutzt, der Sauerstoffgehalt nimmt ab. In dieser Phase kann der CO2-Gehalt bis zu 20 Prozent betragen. Nach etwa einem halben bis einem Jahr ist der Sauerstoff verbraucht und der Hauptprozess der Deponiegasbildung, der durch anaerobe Phasen geprägt ist, beginnt.

Die im Müll enthaltenen Biomassen enthalten Proteine, Kohlenhydrate und Fette, die sich durch Hydrolyse in Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren und Glyzerine wandeln. Diese Grundbausteine werden in der anaeroben Nichtmethanphase durch säurebildende Bakterien in organische Säuren, niedermolekulare Alkohole, Ammonium und Schwefelwasserstoff transformiert. Diese Phase wird auch saure Gärung genannt. Manche Bakterien können die Grundbausteine sogar direkt in Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und niedere Fettsäuren umsetzen. Der CO2-Gehalt steigt bis auf 80 Prozent an, der Gehalt an Sauerstoff und Stickstoff nimmt ab, der pH-Wert des Abfalls im Abbauprozess sinkt bis auf 5,5 ab.

Es folgt die anaerobe nicht stabile Methanphase, während der sich die Temperatur sowie der pH-Wert des organischen Mülls stabilisieren. Mikroorganismen werden aktiv, die aus Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Essigsäure Methan bilden. Der CH4-Gehalt steigt auf 55 bis 60 Prozent, CO2-Emissionen nehmen ab. Wenn sich das Verhältnis von Methan und Kohlenstoffdioxid eingependelt hat, setzt die anaerobe stabile Methanphase ein. Unter optimalen Bedingungen dauert die Hydrolyse einige Wochen, die saure Gärung zieht sich über mehrere Monate. Nach ungefähr ein bis zwei Jahren ist die stabile Methanphase erreicht, in der sich das eigentliche Deponiegas bildet.

In der sogenannten abklingenden Methanphase bildet sich nur noch wenig Methan und auch auf technisch nicht entgasten Deponien tritt Luft in den Deponiekörper ein. Durchläuft eine Tonne Hausmüll alle Phasen, entstehen daraus über einen Zeitraum von 15 bis 20 Jahren circa 100 bis 200 Kubikmeter Deponiegas. Da es aus organischen Abfällen entstanden ist, handelt es sich bei Deponiegas um Biogas.2

Gefahrenpotenzial von Deponiegas

Für Deponiegas ist das Sicherheitsdatenblatt zu Methan relevant, das sowohl Gefahren- als auch Sicherheitshinweise enthält. Gelangt das Biogas unkontrolliert von der Deponie in die Atmosphäre, hat es wegen des Methans eine stark klimaschädliche Wirkung. Darüber hinaus bestehen direkte Risiken für Menschen:

  • Brandgefahr: Methan ist ein extrem entzündbares Gas
  • Bei Erwärmung unter Druck besteht Explosionsgefahr
  • Hohe Konzentrationen können zu Bewusstlosigkeit und Ersticken führen
  • Vergiftungsgefahr durch einzelne Komponenten des Deponiegases

Problematisch ist außerdem der unangenehme Geruch von Deponiegas, der durch Bestandteile wie Schwefelwasserstoff, organische Schwefelverbindungen und verschiedene Ester hervorgerufen wird. Selbst in geringer Konzentration sind Anwohnerinnen und Anwohner in der Nähe von Deponien einer starken Geruchsbelästigung ausgesetzt, die das Wohlbefinden beeinträchtigt.3

Eigen- und Fremdkontrolle von Deponien

Aufgrund der Risiken, die von Deponiegas ausgehen, sind gewisse Kontrollmaßnahmen vorgeschrieben. Sowohl der Gasaustritt über einer Mülldeponie als auch die Gasmigration in das Umfeld müssen soweit minimiert werden, dass schädliche Auswirkungen vermieden werden. Mindestens jedes Quartal sollte eine Fremdkontrolle bei offenen Deponien erfolgen. Bei abgedichteten oder endabgedeckten Deponien sollte darüber hinaus halbjährlich eine Überprüfung mittels eines Flammenionisationsdetektors (FID) stattfinden. Die Fremdkontrolle ist eine ergänzende Maßnahme zur Eigenkontrolle. Zur regelmäßigen Überwachung der Gaskonzentration ist ein Messgerät erforderlich, auch die Gaswanderung muss kontrolliert werden. Deponien müssen ständig überprüft und die Wirksamkeit von Entgasungsmaßnahmen dokumentiert werden.

Nutzung von Deponiegas

Deponiegas kann energetisch genutzt werden, es findet zum Beispiel bei der Stromerzeugung Verwendung. In einer sogenannten Deponiegasanlage, die aus Umwelt- und Sicherheitsgründen besonderen Richtlinien unterliegt, wird mittels Gasmotoren, Mikroturbinen, Dampfturbinen oder Brennstoffzellen aus dem Biogas Strom gewonnen. Besonders effektiv ist die Nutzung von Deponiegas in Verbindung mit Kraft-Wärme-Kopplung. Deponiegas kann aber auch mit Erdgas vermischt für ein Gaskraftwerk genutzt oder zwecks Wärmegewinnung in einem Heizkessel verbrannt werden. Wird das Gas aufbereitet, kann es darüber hinaus in das Erdgasnetz eingespeist werden. Für die meisten Verwendungsarten ist ein ausreichend hoher Methangehalt Voraussetzung. Eine Vorreinigung des Deponiegases ist sinnvoll, denn die schädlichen Stoffe in dem Gas können sich negativ auf die Lebensdauer von Gasmotoren und Heizkesseln auswirken.4

deponiegas-hybridauto-e-book-guide-net4energy
Du möchtest mehr über die Photovoltaik erfahren? Lade dir jetzt unseren Essential Guide herunter!
Jetzt downloaden