Die Biogasaufbereitung ist einer der vielversprechendsten Wege zur erneuerbaren Energie – sie wandelt das methanreiche Produkt der anaeroben Vergärung in Biomethan um, das fossiles Erdgas im Netz, in Fahrzeugen und in industriellen Prozessen ersetzen kann. Doch zwischen dem Fermenter und der Pipeline liegt eine anspruchsvolle Filtrationsaufgabe. Verunreinigungen, die auf einer Deponie oder einem Bauernhof harmlos sind, werden in Aufbereitungsanlagen, Membranen und nachgelagerten Infrastrukturen zu ernsthaften Problemen. Die richtige Auslegung des Filtrationsstrangs ist keine Option – sie entscheidet darüber, ob eine Anlage zuverlässig läuft oder ständig Ausfallzeiten verursacht.
Von Abfall zu Biomethan: Der Aufbereitungsprozess
Rohbiogas aus der anaeroben Vergärung enthält typischerweise 50–70 % Methan (CH₄), 30–45 % Kohlendioxid (CO₂) sowie eine Reihe von Spurenverunreinigungen: Schwefelwasserstoff (H₂S), Wasserdampf, Siloxane, Ammoniak und Partikel aus dem Fermenter. Bevor dieses Gas auf Biomethanqualität aufbereitet werden kann (≥ 96 % CH₄ gemäß EN 16723-1), muss das CO₂ entfernt und die Verunreinigungen auf Werte reduziert werden, die die Aufbereitungstechnologie selbst schützen.
Die drei dominierenden Aufbereitungstechnologien reagieren jeweils unterschiedlich empfindlich auf Verunreinigungen:
- Wäsche mit Wasser — Druckwasser absorbiert CO₂ und H₂S. Siloxane und Öle verschmutzen die Füllkörper und Pumpen.
- Chemische Wäsche (Amin) — Aminlösungsmittel zersetzen sich schnell in Gegenwart von H₂S, Sauerstoff und Partikeln.
- Membrantrennung — Polymermembranen werden durch flüssiges Wasser, Ölaerosolе und Siloxane irreversibel geschädigt.
Warum Filtration das Fundament zuverlässiger Aufbereitung ist
Ein gut ausgelegter Filtrationsstrang für die Biogasaufbereitung adressiert drei verschiedene Verunreinigungskategorien in Folge. Jede Stufe muss auf die Verunreinigungslast und die Empfindlichkeit des nachgelagerten Prozesses abgestimmt sein. Das Überspringen oder Unterdimensionieren einer Stufe erzeugt eine Kaskade von Problemen, die teuer zu diagnostizieren und noch teurer zu beheben sind.
Stufe 1 — Abscheider: Grobtropfenabscheidung
Rohbiogas aus dem Fermenter ist mit Wasserdampf gesättigt und enthält häufig mitgerissene Flüssigkeitstropfen, Schaum und grobe Partikel. Die erste Stufe ist ein Abscheider oder Tropfenabscheider – ein einfacher Schwerkraftabscheider, der Flüssigkeit in großen Mengen entfernt, bevor das Gas in die Feinfiltration gelangt. Ohne diese Stufe sättigen sich Koaleszenzfilterelemente innerhalb von Stunden, was die Standzeit drastisch verkürzt und die Betriebskosten erhöht.
Der Abscheider sollte für den Spitzengasdurchsatz mit einem großzügigen Sicherheitszuschlag ausgelegt werden. Ein manueller oder automatischer Ablauf ist unerlässlich; ein nicht überwachter Abscheider, der sich füllt, verfehlt seinen Zweck. Für Biogasanwendungen sollte das Behältermaterial H₂S-beständig sein – 316L Edelstahl ist die Standardwahl.
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Stufe 2 — Koaleszenzfiltration: Aerosol- und Tropfenabscheidung
Nach der Grobtropfenabscheidung enthält das Gas noch feine Aerosole – submikrone Öltröpfchen aus der Kompressorschmierung, Wassernebel und biologische Aerosole aus dem Fermenter. Diese sind für das Auge unsichtbar, aber für Membranaufbereitungsanlagen und Aminwäscher verheerend. Koaleszenzfiltration ist die Lösung.
RF-C-Koaleszenzfilterelemente verwenden Borosilikat-Glasmikrofaser-Medien, um Aerosole bis 0,1 µm mit 99,99 % Effizienz abzuscheiden. Die koaleszierten Flüssigkeiten fließen durch Schwerkraft in den Elementsumpf und werden über den Gehäuseablauf entfernt. Für die Biogasaufbereitung werden die RF-C-Elemente in RF-H-Filtergehäusen eingesetzt – typischerweise dem RF-H-150 (100 bar, 316L Edelstahl) für kompakte Skid-Installationen oder größeren RF-H-310 bis RF-H-395 Aluminiumgehäusen für Hochdurchsatzanwendungen bei niedrigeren Drücken.
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Stufe 3 — Aktivkohleadsorption: Entfernung chemischer Dämpfe
Die dritte Stufe zielt auf chemische Dämpfe ab, die die Koaleszenzfiltration nicht entfernen kann: Siloxane, H₂S (in Spuren nach vorgelagerter H₂S-Entfernung), Restöldampf aus dem Kompressor und andere flüchtige organische Verbindungen (VOC). Aktivkohleadsorber arbeiten durch physikalische Adsorption – Schadstoffmoleküle binden an die enorme innere Oberfläche der Kohlekörner (typischerweise 800–1.200 m²/g).
R+F FilterElements bietet die RF-AC-Serie Aktivkohleadsorberelemente an, erhältlich in Standardgrößen für RF-H-Gehäuse. Die RF-AC-Elemente reduzieren den Restöldampf auf unter 0,003 mg/m³ – entsprechend ISO 8573-1 Klasse 1 für Ölgehalt. Für die Siloxanentfernung sind Molekularsiebvarianten erhältlich. Der Leitfaden für Inline-Adsorber behandelt die Elementauswahl und Wechselintervalle im Detail.
Für den Einsatz am Verwendungsort – beispielsweise unmittelbar vor einem Gasanalysator oder einem Membranmoduleinlass – bieten die RF-DIL Einweg-Inline-Filter eine kompakte, kostengünstige letzte Barriere gegen Partikelübertrag aus dem Adsorptionsbett selbst.
Vergleich der Filtrationsanforderungen nach Aufbereitungstechnologie
| Aufbereitungstechnologie | Empfindlichkeit gegenüber Flüssigkeitsaerosolen | Siloxanempfindlichkeit | Empfohlene Filtration |
|---|---|---|---|
| Wasserwäsche | Mittel | Mittel | Abscheider + RF-C Koaleszenz |
| Aminwäsche | Hoch | Hoch | Abscheider + RF-C + RF-AC |
| Membrantrennung | Kritisch | Kritisch | Abscheider + RF-C + RF-AC + RF-DIL |
| PSA (Druckwechseladsorption) | Hoch | Mittel | Abscheider + RF-C + RF-AC |
- Chemische Wäsche (Amin)
- Ein gut ausgelegter Filtrationsstrang für die Biogasaufbereitung adressiert drei verschiedene Verunreinigungskategorien in Folge.
- Rohbiogas aus dem Fermenter ist mit Wasserdampf gesättigt und enthält häufig mitgerissene Flüssigkeitstropfen, Schaum und grobe Partikel.
- Nach der Grobtropfenabscheidung enthält das Gas noch feine Aerosole – submikrone Öltröpfchen aus der Kompressorschmierung, Wassernebel und biologische Aerosole aus dem Fermenter.
Der vollständige R+F Filtrationsstrang für die Biogasaufbereitung
R+F FilterElements liefert den vollständigen Filtrationsstrang für Biogasaufbereitungs-Skids – vom Abscheiderablassventil bis zum abschließenden Inline-Filter am Verwendungsort. Das Prozessgasfilter-Sortiment umfasst die Edelstahlgehäuse, die für H₂S-haltiges Biogas erforderlich sind, während die RF-C- und RF-AC-Elemente in allen Standardgrößen für den schnellen Vor-Ort-Austausch verfügbar sind.
Schlüsselprodukte für einen typischen Filtrationsstrang zur Biogasaufbereitung:
- RF-C-Serienelemente — Koaleszenz, 0,1 µm, 99,99 % Effizienz, Borosilikat-Glasmikrofaser
- RF-AC-Serienelemente — Aktivkohleadsorption, Restöl < 0,003 mg/m³
- RF-H-150 Gehäuse — 100 bar, 316L Edelstahl, kompakter Prozessgasfilter für Skid-Integration
- RF-DIL Inline-Filter — Einweg-Partikelschutz am Verwendungsort
Alle Elemente sind mit FKM/Viton-Dichtungen für H₂S-Kompatibilität erhältlich, und K-Typ (Sauergas)-Varianten der RF-C-Elemente sind für hohe H₂S-Konzentrationen verfügbar. Weiterführende Informationen zu verwandten Filtrationsthemen finden Sie in unseren Leitfäden zu Koaleszenz- vs. Partikelfilterelemente und Filtration für die Wasserstoffelektrolyse.
Weiterführende Artikel
- Koaleszenz- vs. Partikelfilterelemente – Was brauchen Sie?
- Inline-Adsorber: Leitfaden zur Auswahl von Aktivkohle und Molekularsieb
- Filtration für die Wasserstoffelektrolyse – Schutz Ihres Elektrolyseurs
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