Die innovative Anlage, welche durch die UIT geplant und errichtet wurde, nutzt biogene Reststoffe, Abfälle und grünen Wasserstoff zur Produktion von klimafreundlichem Biomethan. Mit einer Gesamtfläche von rund 800 m² markiert sie einen bedeutenden Fortschritt in der Forschung zur Bereitstellung erneuerbarer Energieträger für schwer elektrifizierbare Verkehrssektoren wie beispielsweise Schwerlast- oder Schiffsverkehr.

Innovative Technologie für nachhaltige Energiegewinnung
Die Pilotanlage am DBFZ ermöglicht die effiziente Umwandlung biogener Reststoffe und Abfälle in erneuerbares Methan. Durch einen mehrstufigen Prozess – welcher anaerobe Fermentation, hydrothermale Vor- und Nachbereitung und katalytische Methanisierung kombiniert – wird aus organischen Materialien hochwertiges synthetisches Biogas erzeugt. Dieses steht anschließend als klimafreundlicher Energieträger zur Verfügung.

Das ankommende Substrat wird zunächst eingelagert und bei Bedarf gekühlt. Anschließend erfolgt die Vorkonditionierung, die je nach Anforderungen eine Zerkleinerung, Vermischung oder präzise Dosierung für den weiteren Prozess umfasst. In einem optionalen Verfahrensschritt kann das frische Substrat hydrothermal vorbehandelt werden, um die Fermentationseffizienz zu steigern.

Der Kernprozess ist die anaerobe Fermentation von Biomasse zur Erzeugung von Biogas, bestehend aus Methan (CH₄) und Kohlenstoffdioxid (CO₂). Durch katalytische Methanisierung wird das CO₂ mit Wasserstoff zu reinem synthetischem Methan umgewandelt – dem Hauptprodukt der Anlage. Filtrationsaggregate ermöglichen die gezielte Rückführung oder externe Nutzung von Nebenprodukten, wie Fest- und Flüssigdünger wie auch Wasser in einleitbarer Qualität. Die Gärreste können optional hydrothermal in Hydrokohle umgewandelt werden.

Die übergeordneten technologischen Systeme steuern, koordinieren und gewährleisten das Zusammenspiel aller Teilprozesse. Eine geschlossene Kreislaufwirtschaft der Pilotanlage stellt sicher, dass sämtliche Stoffströme bilanziert und wiederverwertet werden, wodurch die Anlage besonders ressourcenschonend arbeitet.

Passgenaue Lösungen für technische Herausforderungen
Eine zentrale Herausforderung in der Entwicklung der Anlage war die Skalierung. Da die Prozesse im kleinen Maßstab wirtschaftlich bleiben mussten, waren industrietaugliche Komponenten wie Pumpen und Ventile oft zu groß dimensioniert. Das Ingenieurs-Team der UIT bewältigte diese Herausforderung durch zahlreiche Optimierungen.

Auch auf sicherheitstechnischen Anforderungen lag in diesem Projekt ein großes Augenmerk, was erst im Projektverlauf in vollem Umfang erkennbar wurde. Durch iterative Optimierungen und eine steile Lernkurve konnte das Team alle Anforderungen erfüllen.

Zudem sorgt das wissenschaftliche Umfeld der Pilotanlage für besondere Ansprüche an Planung, Errichtung und Dokumentation, da die Ergebnisse der Untersuchungen mit der Pilotanlage genau ausgewertet und genutzt werden sollen. Basierend auf den Forschungsergebnissen der Pilotanlage in Leipzig kann Biomethan u.a. als erneuerbarer Energieträger für schwer elektrifizierbare Verkehrsmittel verwendet werden.

Umsetzung durch erfahrenen Anlagenbauer
Bei der Ausschreibung zur Planung und Errichtung der Pilotanlage für erneuerbares Methan konnte sich die Umwelt- und Ingenieurtechnik Dresden (UIT) durchsetzen. Das sächsische Unternehmen ist bereits seit seiner Gründung im Jahr 1990 im Anlagenbau tätig und hat umfangreiche Erfahrung bei der Planung und Errichtung von Biogastestanlagen und Pilotanlagen.

Die UIT entwickelte und fertigte die Module zur Substratlagerung, Substratvorbereitung, hydrothermalen Umwandlung, anaeroben Fermentation sowie zur Filtration und Wasserstoffrückgewinnung. Zudem wurden alle weiteren Technologien, welche zur Integration der obengenannten Teilprozess in einen zusammenhängenden Prozesskette und zur funktionalen Sicherheit nötig sind, durch die UIT gefertigt und eingebaut.

Herzstücke der Anlage sind zwei Fermentationslinien, die sowohl nasse als auch teilweise trockene Substrate verarbeiten, sowie ein großdimensionierter Reaktor für die hydrothermale Karbonisierung.

Die Pilotanlage des DBFZ wurde am 18. März im Rahmen einer Festveranstaltung eröffnet und nimmt nun den Forschungsbetrieb auf.