Definition: Was ist Deponiegas?
Deponiegas ist ein Gasgemisch, das beim Abbau organischer Abfälle in Deponien entsteht. Es bildet sich vor allem dort, wo Hausmüll, Bioabfälle, Papier, Holz, Textilien, Lebensmittelreste, Klärschlamm oder andere organische Stoffe unter Sauerstoffmangel zersetzt werden. Die wichtigsten Bestandteile sind Methan und Kohlendioxid. Daneben können Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und zahlreiche Spurengase vorkommen.
Deponiegas ist aus Umwelt- und Sicherheitsgründen bedeutsam. Methan ist brennbar und kann mit Luft explosive Gemische bilden. Außerdem ist Methan ein stark wirksames Treibhausgas. Deshalb muss Deponiegas auf geeigneten Anlagen erfasst, kontrolliert und möglichst genutzt oder zerstört werden. Besonders alte Deponien und ehemalige Müllkippen können noch lange nach ihrer Schließung Gas bilden.
Wie entsteht Deponiegas?
Deponiegas entsteht durch mikrobiellen Abbau organischer Substanz. In einem frisch abgelagerten Abfallkörper ist zunächst noch Sauerstoff vorhanden. Mikroorganismen bauen leicht verfügbare Stoffe unter Sauerstoffverbrauch ab. Sobald der Sauerstoff verbraucht ist, beginnen anaerobe Prozesse. Dabei arbeiten verschiedene Mikroorganismen zusammen und zerlegen organisches Material schrittweise.
Am Ende dieser Prozesskette bilden methanogene Mikroorganismen Methan. Gleichzeitig entsteht Kohlendioxid. Die Gasbildung hängt von Feuchtigkeit, Temperatur, Abfallzusammensetzung, Verdichtung, pH-Wert und Alter der Deponie ab. Besonders feuchte, organikreiche Abfälle fördern die Gasproduktion.
Phasen der Gasbildung
Die Gasbildung verläuft grob in mehreren Phasen. Zunächst dominiert eine aerobe Phase mit Sauerstoffverbrauch. Danach folgt eine saure Phase, in der organische Säuren und Kohlendioxid entstehen. Anschließend setzt die Methanphase ein, in der Methananteile stark steigen. Diese Phase kann viele Jahre oder Jahrzehnte dauern.
Mit zunehmendem Alter der Deponie nimmt die Gasproduktion langsam ab. Vollständig abgeschlossen ist sie jedoch oft erst nach sehr langer Zeit. Deshalb bleibt auch bei geschlossenen Deponien eine Nachsorge nötig.
Zusammensetzung von Deponiegas
Deponiegas besteht meist zu einem erheblichen Teil aus Methan und Kohlendioxid. Typische Methananteile liegen häufig im Bereich von etwa 40 bis 60 Prozent, können aber je nach Deponie und Prozessphase schwanken. Kohlendioxid macht ebenfalls einen großen Anteil aus. Weitere Gase kommen in geringeren Mengen vor.
Spurengase können besonders relevant sein, obwohl sie mengenmäßig klein sind. Schwefelwasserstoff verursacht Gerüche und ist giftig. Flüchtige organische Verbindungen können aus abgelagerten Produkten, Lösungsmitteln oder Kunststoffen stammen. Siloxane aus Kosmetik- und Haushaltsprodukten können bei der Gasnutzung technische Probleme verursachen, weil sie bei Verbrennung Ablagerungen bilden.
Methan
Methan ist der energiereiche Bestandteil von Deponiegas. Es ist farb- und geruchlos, brennbar und leichter als Luft. In bestimmten Mischungsverhältnissen mit Luft ist Methan explosiv. Aus Klimasicht ist Methan besonders problematisch, weil es in der Atmosphäre deutlich stärker erwärmend wirkt als Kohlendioxid, auch wenn es kürzer verweilt.
Wird Methan verbrannt, entsteht Kohlendioxid und Wasser. Das ist klimatisch weniger belastend, als Methan direkt entweichen zu lassen. Noch besser ist die energetische Nutzung, wenn dadurch fossile Brennstoffe ersetzt werden.
Kohlendioxid
Kohlendioxid entsteht ebenfalls beim Abbau organischer Stoffe. Es ist nicht brennbar und schwerer als Luft. In hohen Konzentrationen kann es Sauerstoff verdrängen und Erstickungsgefahr verursachen. In Deponiegas ist Kohlendioxid ein Hauptbestandteil, aber aus Klimasicht weniger stark wirksam als Methan.
Umweltwirkung von Deponiegas
Klimawirkung
Unkontrollierte Methanemissionen aus Deponien tragen zum Klimawandel bei. Deponien waren und sind in vielen Ländern eine wichtige Methanquelle, besonders wenn organische Abfälle unbehandelt abgelagert werden. Der Klimaschaden entsteht nicht nur während der Betriebszeit, sondern auch lange nach der Schließung.
Die getrennte Sammlung von Bioabfällen, Kompostierung, Vergärung, Müllverbrennung oder mechanisch-biologische Behandlung können die Methanbildung auf Deponien deutlich verringern. Deshalb ist in vielen modernen Abfallwirtschaftssystemen die direkte Ablagerung unbehandelter organischer Abfälle stark eingeschränkt.
Gerüche und Luftschadstoffe
Deponiegas kann unangenehme Gerüche verursachen, besonders durch Schwefelverbindungen und organische Spurengase. Gerüche sind nicht nur lästig, sondern können auch auf technische Probleme hinweisen. Außerdem können einige Spurengase gesundheitlich bedenklich sein, wenn sie in relevanten Konzentrationen auftreten.
Gasfassung, Abdeckung, Biofilter, Fackeln und geregelter Deponiebetrieb reduzieren solche Belastungen. Bei Altdeponien müssen Gaswege untersucht werden, damit keine Gase in Gebäude, Leitungen oder Hohlräume gelangen.
Gefahren durch Deponiegas
Deponiegas kann Brand- und Explosionsgefahren verursachen. Besonders Methan ist sicherheitstechnisch relevant. Wenn es sich in Schächten, Kellern, Rohrleitungen oder Gebäuden sammelt und mit Luft vermischt, kann ein zündfähiges Gemisch entstehen. Solche Risiken treten vor allem bei bebauten oder nachgenutzten Altdeponien auf.
Auch Erstickungsgefahr ist möglich, wenn Deponiegas Sauerstoff verdrängt. Kohlendioxid und Methan können in schlecht belüfteten Bereichen gefährliche Konzentrationen erreichen. Deshalb sind Gasüberwachung und bauliche Schutzmaßnahmen wichtig, wenn alte Ablagerungen überbaut oder genutzt werden.
Erfassung von Deponiegas
Moderne Deponien besitzen Gaserfassungssysteme. Dabei werden vertikale Gasbrunnen, horizontale Dränleitungen oder Sammelsysteme in den Abfallkörper eingebaut. Das Gas wird mit Unterdruck abgesaugt und über Leitungen zu einer Verwertungs- oder Behandlungsanlage geführt.
Die Erfassung ist technisch anspruchsvoll. Der Abfallkörper setzt sich, Gasbildung schwankt, Wasser kann Leitungen blockieren, und undichte Stellen verringern die Erfassungsrate. Eine gute Oberflächenabdichtung hilft, Luftzutritt zu verringern und Gas gezielt zu sammeln.
Gasbrunnen
Gasbrunnen sind senkrechte Sammelstellen im Deponiekörper. Sie bestehen aus gelochten Rohren und Filtermaterial. Über sie wird Deponiegas abgesaugt. Die Brunnen müssen regelmäßig kontrolliert, eingestellt und gewartet werden, damit weder zu wenig Gas erfasst noch zu viel Luft in den Abfallkörper gezogen wird.
Nutzung von Deponiegas
Deponiegas kann energetisch genutzt werden, wenn Methangehalt und Gasmenge ausreichend sind. Häufig wird es in Blockheizkraftwerken verbrannt, um Strom und Wärme zu erzeugen. Auch direkte Wärmenutzung oder Aufbereitung zu einem besser nutzbaren Gas ist möglich, aber nicht überall wirtschaftlich.
Wenn eine energetische Nutzung nicht sinnvoll ist, wird Deponiegas meist abgefackelt. Dabei wird Methan zu Kohlendioxid umgewandelt. Fackeln sind besonders wichtig bei sinkender Gasmenge, in Übergangszeiten oder bei Störungen der Verwertungsanlage.
Blockheizkraftwerk
Ein Blockheizkraftwerk nutzt Deponiegas in einem Motor oder einer Turbine. Der erzeugte Strom kann eingespeist oder vor Ort genutzt werden. Die entstehende Wärme kann Gebäude, Anlagen oder Prozesse versorgen. Die Nutzung verbessert die Klimabilanz, weil Methan zerstört und Energie gewonnen wird.
Deponiegas enthält jedoch Verunreinigungen. Schwefelwasserstoff, Feuchtigkeit und Siloxane können Motoren schädigen. Deshalb wird das Gas häufig getrocknet, entschwefelt oder anderweitig aufbereitet.
Deponiegas bei Altdeponien
Alte Deponien ohne moderne Abdichtung und Gasfassung stellen besondere Herausforderungen dar. Häufig ist unklar, welche Abfälle abgelagert wurden. Gas kann unkontrolliert austreten oder seitlich wandern. Wenn solche Flächen bebaut werden sollen, sind Untersuchungen unverzichtbar.
Typische Maßnahmen sind Bodenluftmessungen, Gasdränagen, Abdichtungen, passive Entlüftungen, aktive Absaugung und Nutzungseinschränkungen. Auch nach Jahrzehnten kann eine Gasbildung vorhanden sein, wenn genügend organisches Material im Untergrund liegt.
Zusammenfassung
Deponiegas entsteht beim sauerstofffreien Abbau organischer Abfälle in Deponien. Es besteht vor allem aus Methan und Kohlendioxid. Methan macht Deponiegas brennbar, explosionsfähig und klimarelevant. Moderne Deponien erfassen das Gas und nutzen es energetisch oder fackeln es ab. Alte Deponien können weiterhin Gas bilden und müssen überwacht werden. Die beste Vorsorge besteht darin, organische Abfälle getrennt zu sammeln, zu vergären oder zu kompostieren, statt sie unbehandelt abzulagern.
