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Die biologische Methanisierung beruht auf der Aktivität spezieller Mikroorganismen, sogenannter Archaeen, die Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Wasserstoff (H₂) zu Methan (CH₄) und Wasser (H₂O) umwandeln. Dieser unter Sauerstoffausschluss ablaufende, wärmeabgebende Prozess wird als Methanogenese bezeichnet.
Durch die Einstellung günstiger Betriebs- und Milieubedingungen innerhalb des Methanisierungsreaktors werden hohe Umsatzraten an Methan erreicht. Bevorzugt wird ein leicht saures bis alkalisches Milieu mit pH-Werten von 6,8 bis 8,5 und einer Temperatur von 55 bis 70 Grad Celsius.
Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid werden dem Methanisierungsreaktor unter Druck kontinuierlich zugeführt. Während der Wasserstoff aus dem Elektrolyseur bereits unter Druck zur Verfügung steht, muss das Klärgas auf den Betriebsdruck des Methanisierungsreaktors verdichtet werden. Das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoffdioxid wird kontinuierlich geregelt, sodass nach Umsetzung im Tank das Kohlenstoffdioxid nahezu verbraucht ist. Einzigartig an diesem Projekt ist, dass das Klär oder Rohgas, bestehend aus Methan, Kohlenstoffdioxid und Spuren weiterer Gase, unbehandelt in den Methanisierungsreaktor eingebracht wird. In diesem geschlossenen System ist ein emissionsfreier Betrieb (kein Methanverlust) von der Vergärung bis zur Einspeisung möglich.
Im Normalbetrieb muss dem Prozess kontinuierlich Wärme entzogen werden, um das Temperaturniveau im Reaktor zu halten. Dies geschieht, indem ein Faulschlammstrom aus dem Reaktor abgezogen und in einem Schlamm-Wasser-Wärmetauscher gekühlt wird – diese Wärme kann ebenfalls im Regiowärmenetz von Limeco genutzt werden. Das bei der Umsetzung gebildete Wasser wird periodisch mit dem «verbrauchten» Faulschlamm ausgeschleust. Im Gegenzug werden durch periodische Zugabe von Faulschlamm aus der ARA Mikroorganismen, Nährstoffe und bei Bedarf prozessstabilisierende Stoffe zugeführt.