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Die anaerobe Gärung ist ein natürlicher Prozess, in dem Mikroorganismen organische Materialien zersetzen. Dabei bezieht sich organisch auf alles, was von Pflanzen oder Tieren stammt. Die anaerobe Gärung läuft ohne Luft oder Sauerstoff in geschlossenen Behältern ab.
Folgende Materialien werden als organisch betrachtet:
Die anaerobe Gärung ist eine komplexe biochemische Reaktion, die in vielen Einzelschritten abläuft und durch verschiedene Arten von Mikroorganismen umgesetzt wird, die wenig bis gar keinen Sauerstoff zum Überleben benötigen. Der Prozess erzeugt ein Gas, das hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid (CO2) besteht und als Biogas bezeichnet wird. Die Menge des erzeugten Gases hängt von der Menge der organischen Abfälle im Faulbehälter ab, und auch die Temperatur beeinflusst das Maß der Zersetzung und der Gasproduktion.
Biogas besteht größtenteils aus Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) sowie zu sehr geringen Teilen aus Wasserdampf und anderen Gasen. Sowohl das Kohlendioxid als auch die anderen Gase können entfernt werden, sodass nur noch das Methan zurückbleibt. Methan ist die Hauptkomponente von Erdgas. Dieses Gas ist sowohl gefährlich als auch potentiell nützlich. Entweicht Methan in die Atmosphäre, kann es als gefährliches Gas, das als flüchtige organische Verbindung (VOC) bekannt ist, zu Smog führen.
Das Material, das nach der anaeroben Gärung zurückbleibt, wird als „Gärgut“ bezeichnet. Das Gärgut ist eine feuchte Mischung, dessen feste und flüssige Stoffe üblicherweise voneinander getrennt werden. Das Gärgut ist sehr nährstoffreich und kann als Pflanzendünger verwendet werden.
Die anaerobe Gärung baut den konzentrierten Schlamm nach dem aeroben Prozess weiter ab. Bei diesem Vorgang wird der Schlamm zu Methan und Kohlendioxid umgewandelt. Dafür wird ein luftdichter Reaktor verwendet. Der Prozess kann 30 bis 60 Tage dauern.
Der Schlüssel zu diesem Prozess besteht in den verschiedenen Gruppen von Organismen, die zusammenarbeiten, um den Schlamm zu zersetzen. Eine Gruppe hydrolysiert organische Polymere und Lipide in Monosaccharide und Aminosäuren. Eine zweite Gruppe fermentiert den Schlamm zu organischen Säuren, zumeist Essigsäure. Eine dritte Gruppe zersetzt den entstandenen Wasserstoff und die entstandene Essigsäure zu Methangas und Kohlendioxid.
Mehrstufige Zentrifugalgebläse werden verwendet, um das Gas aus dem Faulbehälter zu den für die Anwendung erforderlichen weiteren Behandlungsprozessen zu transportieren. Diese Systeme können verwendet werden, um das Gas zum Zwecke der Speicherung in einem Kompressor zu verdichten, es direkt abzufackeln oder zu einem Heizkessel zu leiten.
