Biogas- und Biomethan-Lieferketten lassen doppelt so viel Methan entweichen wie zunächst angenommen

Biogasanlage

Eine neue Analyse hat ergeben, dass Biogas und Biomethan zwar klimafreundlicher sind, aber mehr als doppelt so viel Methan entweichen als bisher angenommen.

Obwohl Biogas und Biomethan nach wie vor klimafreundlicher sind als nicht erneuerbare Alternativen, fordern die Forscher eine bessere Überwachung und Behebung von Leckagen, damit Biogas und Biomethan auch in Zukunft ihrem grünen Ruf gerecht werden können.

Biomethan und Biogas werden aus der Zersetzung von organischen Stoffen wie Lebensmitteln, tierischen Abfällen, Energiepflanzen, Gras oder Klärschlamm gewonnen und sind somit erneuerbare Alternativen zu Erdgas, Kohle und Öl. Forscher des Imperial College London haben jedoch mögliche Fallstricke in den Energieversorgungsketten für diese klimafreundlichen Gase ausgemacht und sind zu dem Schluss gekommen, dass mehr Anstrengungen unternommen werden sollten, um Methanlecks zu reduzieren.

Methan speichert etwa 27 Mal so viel Wärme in der Atmosphäre wie Kohlendioxid (CO2) und ist laut dem Bericht AR6 des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen für mindestens ein Viertel der globalen Erwärmung verantwortlich.

Die neue Imperial-Studie, die heute in der Fachzeitschrift One Earth veröffentlicht wurde, ergab, dass die Lieferketten für Biomethan und Biogas mehr als doppelt so viel Methan freisetzen wie die frühere Schätzung der Internationalen Energieagentur (IEA). Die Studie zeigt auch, dass 62 Prozent dieser Leckagen in einer kleinen Anzahl von Anlagen und Ausrüstungsgegenständen innerhalb der Kette konzentriert sind, die sie als „Super-Emittenten“ bezeichnen, obwohl in jeder Phase Methan freigesetzt wird.

Die Forscher sagen, dass dringend etwas unternommen werden muss, um die Methanlecks zu beseitigen, und dass das Wissen, wo genau die meisten Lecks auftreten, den Produktionsbetrieben helfen wird, dies zu tun.

Die Hauptautorin der Studie, Dr. Semra Bakkaloglu vom Imperial Department of Chemical Engineering and Sustainable Gas Institute, sagte: „Biomethan und Biogas sind großartige Kandidaten für erneuerbare und saubere Energiequellen, aber sie können auch Methan freisetzen. Damit sie wirklich dazu beitragen können, die Erwärmung durch die Energienutzung abzuschwächen, müssen wir dringend handeln, um ihre Emissionen zu reduzieren.

„Wir wollen die weitere Nutzung von Biogas und Biomethan als erneuerbare Ressource fördern, indem wir die notwendigen Maßnahmen zur Bekämpfung der Methanemissionen ergreifen.

Die Forscher stellen fest, dass die Biomethanindustrie im Vergleich zur Öl- und Gasindustrie unter schlecht konzipierten und verwalteten Produktionsanlagen sowie einem Mangel an Investitionen für Modernisierung, Betrieb und Überwachung leidet. Da die Versorgungsketten für Erdöl und Erdgas seit Jahrzehnten in erster Linie von großen Unternehmen mit enormen Ressourcen betrieben werden, konnten diese mehr in die Erkennung und Reparatur von Lecks investieren.

Was ist Biomethan und Biogas?

Als Reaktion auf die Klimakrise ersetzen viele Länder stark kohlenstoffhaltige Energieträger wie Erdgas, Kohle und Öl durch Biomethan und Biogas.

Obwohl sie aus einer Mischung aus CO2 und Methan bestehen, setzen Biomethan und Biogas weniger von beiden Gasen frei, was sie zu umweltfreundlicheren Energiealternativen macht.

Allerdings setzen diese Ersatzbrennstoffe entlang ihrer Lieferketten, etwa in Verarbeitungsanlagen und bei langen Pipelines, immer noch Methan frei. Diese neue Analyse ermöglicht es uns, besser zu verstehen, wo, wann und wie viel Methan bei der Versorgung mit Biomethan und Biogas freigesetzt wird.

Die Analyse der Emissionen

Die Forscher analysierten 51 zuvor veröffentlichte Studien über mobile Methanmessungen und Standortdaten von Emissionsquellen entlang der Biomethan- und Biogasversorgungskette. Sie analysierten die Daten und berechneten die gesamten Methanemissionen mithilfe eines statistischen Modells namens Monte Carlo. Auf diese Weise konnten sie alle Messungen der Gesamtemissionen der Versorgungskette auf jeder Stufe der Kette berücksichtigen, die sie dann mit den Emissionen außerhalb des Standorts verglichen, die in zuvor veröffentlichten Studien durch Messungen am gesamten Standort ermittelt wurden.

Sie fanden heraus, dass die Lieferketten bis zu 343 g CO2-äquivalentes Methan pro Megajoule höherem Heizwert freisetzen, was 18,5 Megatonnen Methan pro Jahr ausmachen könnte. Die IEA-Schätzungen hatten für das Jahr 2021 nur 9,1 Megatonnen an Emissionen ausgewiesen.

Während die Methanemissionen von Biogas und Biomethan insgesamt niedriger sind als die von Erdöl und Erdgas, ist die Menge an Methan, die in der Lieferkette freigesetzt wird, im Verhältnis zur gesamten Gasproduktion viel höher als bei Erdöl und Erdgas.

Die Daten werden in „CO2-Äquivalenten“ angegeben – einer Maßeinheit, die zum Vergleich der Emissionen in der gesamten Erdöl- und Erdgasversorgungskette verwendet wird, ohne dabei die nachgelagerten Prozesse zu beeinträchtigen. Mit dieser Einheit lässt sich auch das Erderwärmungspotenzial verschiedener Treibhausgasemissionen aus unterschiedlichen Studien vergleichen.

Als Gründe für die undichten Stellen in den Versorgungsketten nannten die Forscher intermittierende Emissionsmuster, die eine Nachverfolgung erschweren, eine unzureichende Nutzung der Prozessanlagen sowie unzureichende Betriebs- und Wartungsstrategien. Da es unwahrscheinlich ist, dass Superemittenten im Laufe der Zeit konstant bleiben, ist nach Ansicht der Forscher eine kontinuierliche Überwachung erforderlich, um intermittierende Emissionsmuster oder unvorhersehbare Lecks in den Versorgungsketten zu erkennen.

Dr. Bakkaloglu sagte: „Um zu verhindern, dass die Methanemissionen von Biogas den Gesamtnutzen der Biogasnutzung zunichte machen, ist eine kontinuierliche Überwachung der Biogaslieferketten dringend erforderlich. Wir glauben, dass mit den richtigen Erkennungs-, Mess- und Reparaturtechniken alle Emissionen vermieden werden können. Wir brauchen bessere Vorschriften, kontinuierliche Emissionsmessungen und eine enge Zusammenarbeit mit den Betreibern von Biogasanlagen, um die Methanemissionen anzugehen und die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen.“

„Angesichts des Wachstums von Biomethan aufgrund der nationalen Dekarbonisierungsstrategien sind dringende Anstrengungen für die Biomethan-Lieferkette erforderlich, um nicht nur die Methanemissionen, sondern auch die Nachhaltigkeit von Biomethan anzugehen.“

Mitautorin Dr. Jasmin Cooper, ebenfalls von der Fakultät für Chemieingenieurwesen, sagte: „Die Behebung der grundlegenden Konstruktions- und Investitionsprobleme in der Biokraftstoff- und Methanindustrie wäre ein guter Ausgangspunkt, um diese Lecks zu stoppen und weitere Lecks zu verhindern“.

Die Forscher konzentrieren sich nun auf die Superemittenten innerhalb der Lieferketten, um besser zu verstehen, wie sie mit den besten verfügbaren Technologien reduziert werden können.

Diese Studie wurde vom Imperial’s Sustainable Gas Institute finanziert.

Datum: Juni 17, 2022
Quelle: Imperial College London


Journal Reference:

  1. Semra Bakkaloglu, Jasmin Cooper, Adam Hawkes. Methane emissions along biomethane and biogas supply chains are underestimatedOne Earth, 2022; 5 (6): 724 DOI: 10.1016/j.oneear.2022.05.012

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