Fermenter
Der Fermenter (auch Gärtank und Gärbehälter genannt) ist das Herzstück jeder Biogasanlage und besteht in der Regel aus einer doppelwandigen Konstruktion. Zwischen Innen- und Außenwand befindet sich ein Wassermantel. Außerdem ist dort ein Heizelement untergebracht, mit dem das Wasser stufenlos erhitzt werden kann. Diese Wärme dient zur Beschleunigung des Fermentationsprozesses, die optimale Temperatur liegt bei etwa 40 Grad Celsius. Inzwischen gibt es aber auch Fermenter mit Bodenheizungen oder innenliegenden Plattenelementen zum Beheizen, bei denen der Einsatz einer doppelwandigen Konstruktion überflüssig wird und die damit preisgünstiger herzustellen sind.Außen am Behälter befinden sich zwei Öffnungen – eine für das Ablassen des fertig fermentierten Restsubstrats, die andere zum Einfüllen von neuem Substrat. Außerdem führt eine Gasleitung vom Fermenter zum Gasspeicher, durch die das fertige Biogas transportiert wird. Im Fermenter befindet sich zudem ein Rührwerk, welches in der Regel durch einen Elektromotor von außen angetrieben wird. Es dient dazu, das Substrat während des Fermentationsprozesses ständig in Bewegung zu halten und so zu verhindern, dass sich einzelne Stoffe der Masse nach oben oder unten ablagern. Bei modernen Anlagen wird der Fermenter meist in zylindrischer Form gebaut. Die Wände bestehen dabei oft aus Edelstahl, damit sich daran keine Bakterien ablagern können, die die Wand eventuell zersetzen und damit zerstören könnten. Es gibt jedoch auch immer noch Anlagen mit Wänden aus Beton, die dann allerdings nur eine begrenzte Lebenszeit aufweisen. Speziell für Substrate mit einem hohen Feststoffanteil gibt es inzwischen auch eine komplett andere Fermenter-Bauform – den so genannten Propfenströmungsfermenter. Dabei handelt es sich um einen zylindrischen Stahltank in liegender Form, bei dem das Substrat nur vertikal durchgemischt wird. Neben der besseren Eignung für Feststoffe zeichnet diese Bauform auch einer geringerer Prozessenergieaufwand aus. Außerdem verkürzt sich in diesem Fermenter die Verweilzeit für das Substrat um etwa die Hälfte. Nachteil dabei sind die wesentlich höheren Herstellungskosten.
Was läuft nun genau in einem Fermenter ab?
Das eingelassene Substrat verbleibt zunächst für mehrere Tage (bis zu 30, je nach Substratart) im Fermenter. Das mit dem Fermentationsprozess entstehende Gas steigt nach oben auf und lagert sich im Raum zwischen dem Substrat und der Decke des Fermenters ab. Es kann sich dabei um eine gewöhnliche Betondecke handeln oder – wie bei modernen Anlagen – um eine Decke aus einer Kunststoffmembran, die sich je nach Gasvolumen immer weiter nach außen aufblähen kann. Die Vorteile einer solchen Membrandecke sind, dass ein sehr großer Speicherraum für das Gas zur Verfügung steht, der Füllstand mit einem Blick abgelesen werden kann und die Decke in der Regel weniger kostet als eine vergleichbare aus festem Material. Oft ist bei Fermentern mit Membrandecke zwischen der Oberkante des Substrats und der Membran noch eine Zwischendecke aus Holzbalken eingezogen. Sie sorgt dafür dass sich Bakterienstämme dort anlagern und die Methanproduktion beschleunigen. Außerdem kann die Holzkonstruktion als Auflagefläche für die Membran dienen, wenn die Anlage außer Betrieb ist oder das bisher produzierte Gas nicht ausreicht, um die Decke von sich aus aufzublähen.
Das gesammelte Biogas gelangt nun durch Rohrleitungen zu einem Kondensator bzw. Kondensatschacht. Hier wird dem Gas das darin befindliche Wasser entzogen, so dass es danach in reiner Form weiterverarbeitet werden kann. Dieser Kondensator kann entweder direkt am Fermenter angebracht sein, oder aber in einem anderen Teil der Anlage.