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Wo Gülle, Mist oder Pflanzenreste ohne Luft liegen, entsteht Gas, das brennt. Dieser Artikel aus der Reihe „Kaltstart – Wissen für danach“ erklärt, wie diese Vergärung abläuft, welche Stoffe sich eignen, welche Rolle Temperatur, Luftabschluss und Zeit spielen, wofür das Gas taugt und was mit dem Gärrest geschieht. Er benennt die Gefahren – Explosion, Schwefelwasserstoff, Erstickung – und enthält bewusst keine Bauanleitung für Gasspeicher oder Druckbehälter.
Das Wichtigste in Kürze
- Biogas entsteht in vier Stufen ohne Sauerstoff und besteht meist zu 50–75 % aus Methan, der Rest vor allem CO₂.
- Die Methanbildner sind am empfindlichsten: Sie brauchen Luftabschluss, gleichmäßige Wärme und viel Zeit.
- Methan ist in Luft zwischen 4,4 und 16,5 Vol.-% explosionsfähig; eine Flammprobe ist tabu.
- Schwefelwasserstoff lähmt bei etwa 200 ml/m³ den Geruchssinn – wer nichts mehr riecht, ist nicht sicher.
- Gruben und Behälter nie ohne Freimessen, Atemschutz und Sicherung betreten – auch nicht, um zu retten.
Wofür dieser Artikel gedacht ist
Der Artikel erklärt Prinzip, Grenzen und Gefahren der Vergärung. Er beschreibt keine Bemaßung von Gärbehältern, Gasspeichern oder Leitungen und keine Druckbehälter. Solche Anlagen plant und prüft ein Fachbetrieb, und sie brauchen eine Genehmigung.
Achtung Das ist Notfall- und Zivilisationswissen für eine Lage, in der Versorgung, Ärzte, Behörden und Fachbetriebe – auch Anlagenbauer, Genehmigungsbehörde und Feuerwehr – dauerhaft nicht erreichbar sind. Solange sie erreichbar sind, gehen sie vor: Eine Biogasanlage baut und betreibt man nur mit Genehmigung und Fachkunde, einen Gasunfall meldest du unter 112. Dieser Artikel ersetzt keine Ausbildung im Explosionsschutz, keine ärztliche Behandlung und keine Genehmigung.
Was im Behälter passiert: vier Stufen ohne Sauerstoff
Biogas entsteht, wenn Mikroorganismen organische Stoffe unter Luftabschluss abbauen. Der Leitfaden Biogas der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) beschreibt vier Stufen. In der Hydrolyse zerlegen Bakterien Eiweiße, Fette und Kohlenhydrate in einfache Bausteine wie Aminosäuren, Fettsäuren und Zucker. In der Versäuerung entstehen daraus organische Säuren, in der Essigsäurebildung dann Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid. Zuletzt machen methanbildende Mikroorganismen, die Archaeen, daraus Methan.
In einem einzelnen Behälter laufen alle vier Stufen gleichzeitig. Die Methanbildner wachsen am langsamsten und reagieren laut FNR am empfindlichsten auf Störungen; nach ihnen richten sich deshalb die Bedingungen. Die meisten Arten sterben schon durch geringe Mengen Sauerstoff. Dass sie einen kleinen Lufteintrag überleben, liegt an Bakterien der vorherigen Stufen, die den Sauerstoff zuerst verbrauchen.
Das Gas besteht nach der FNR durchschnittlich zu 50 bis 75 Vol.-% aus Methan und zu 25 bis 45 Vol.-% aus Kohlendioxid, dazu Wasserdampf und Spurengase; Schwefelwasserstoff reicht von 20 bis 20.000 ppm. Nur das Methan brennt. Wie viel davon entsteht, hängt vor allem vom Ausgangsstoff ab: Fette liefern bezogen auf die Masse mehr Methan als Eiweiße, Eiweiße mehr als Kohlenhydrate.
Was hineingehört – und was wenig bringt
Klassische Ausgangsstoffe sind Gülle und Mist. Rindergülle eignet sich besonders zum Start: Sie enthält nach der FNR genug Methanbildner, sodass sich der Prozess schnell von selbst stabilisiert. Schweinegülle ist ärmer an diesen Mikroorganismen, aber einsetzbar. Gülle lässt sich pumpen und gut mit anderen Stoffen mischen; Festmist ist zäh und technisch aufwendiger.
Faserreiches Material baut sich schlecht ab. Die FNR zeigt das an zu trocken geernteter Silage: Mit steigendem Anteil an Lignin, dem Holzstoff, und an Fasern sinken Abbaugrad und Methanausbeute deutlich.
Manche Stoffe stören. Die Sozialversicherung für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (SVLFG) nennt als besonders schwefelreich unter anderem Schlachtabfälle, Rapspresskuchen, Futtermittelreste und Speisereste; aus ihnen entsteht mehr Schwefelwasserstoff. Gibt man saure Bestandteile zu, kann Schwefelwasserstoff frei werden. Desinfektionsmittel und Antibiotika können den Prozess laut FNR hemmen, Kupferverbindungen, etwa aus der Klauendesinfektion, schon in sehr geringer Konzentration.
| Ausgangsstoff | Biogas, Mittel (Bereich) | Methan, Mittel |
|---|---|---|
| Rindergülle | 25 (20–30) | 14 |
| Schweinegülle | 28 (20–35) | 17 |
| Rindermist | 80 (60–120) | 44 |
| Geflügelmist | 140 (130–270) | 90 |
Temperatur, Luftabschluss und Verweilzeit
Die FNR unterscheidet drei Temperaturbereiche. Unter 25 °C muss nichts geheizt werden, aber Abbau und Gasproduktion sind gering. Die meisten Methanbildner wachsen am besten zwischen 37 und 42 °C; in diesem Bereich arbeiten die meisten Anlagen, weil Gasausbeute und Stabilität gut sind. Zwischen 50 und 60 °C geht der Abbau schneller, der Prozess ist aber störanfälliger und braucht mehr Heizenergie.
Wichtiger als die genaue Temperatur ist nach der FNR, dass sie gleich bleibt: Schnelle Wechsel schädigen die Mikroorganismen, an langsame können sie sich anpassen. Eng ist auch der pH-Wert – Essigsäure- und Methanbildner brauchen 6,5 bis 8. Wird die Fütterung zu schnell gesteigert, kann der Behälter laut FNR „umkippen“: Säuren reichern sich an und hemmen die Methanbildung.
Zeit ist die dritte Größe. Manche Methanbildner brauchen laut FNR zehn Tage und länger, um sich zu verdoppeln. Bleibt das Material zu kurz im Behälter, werden mehr Mikroorganismen ausgespült, als nachwachsen, und das Gas bleibt aus. Beim Anfahren wartet man, bis der pH-Wert stabil im neutralen Bereich liegt und das Gas mehr als 50 % Methan enthält, und steigert die Fütterung erst dann schrittweise. Auch unter voller Fütterung stellt sich ein gleichbleibender Zustand erst nach etwa der dreifachen Verweilzeit ein.
Tipp Ohne Messgerät kannst du den Methangehalt nicht beurteilen – weder am Geruch noch an einer Flamme. Die SVLFG schließt eine Lichtprobe ausdrücklich aus.
Wofür das Gas taugt – und wo die Grenzen liegen
In Deutschland treibt Biogas meist Motoren an, die Strom erzeugen. Daneben nennt die FNR die reine Wärmenutzung in dafür geeigneten Brennern und Heizkesseln – auch eine Kochstelle ist ein solcher Brenner. Ungereinigtes Biogas ist aber kein Erdgas: Die Geräte müssen laut FNR an den Biogasbetrieb angepasst werden, und Teile aus Buntmetall oder niedrig legiertem Stahl korrodieren durch den Schwefelwasserstoff.
Das Gas ist verdünnt. Die SVLFG gibt für ein Biogas mit 60 % Methan einen Heizwert von 6 kWh je Kubikmeter an, für Erdgas und reines Methan je 10 kWh. Für dieselbe Wärme brauchst du also deutlich mehr Gas.
Die Menge ist die eigentliche Grenze. Eine Tonne Rindergülle liefert nach der FNR im Mittel rund 25 Kubikmeter Biogas – und diese Tonne muss wochenlang warm und luftdicht stehen. Im Winter kühlt ein ungeheizter Behälter in den Bereich ab, in dem die Gasproduktion gering ist. Gleichzeitig will das Gas laufend irgendwohin: Biogasanlagen müssen nach dem Infoblatt der Internationalen Vereinigung für Soziale Sicherheit (IVSS) neben der Hauptnutzung eine Fackel oder eine zweite Verwertung haben, die nötigenfalls die gesamte Gasproduktion verbrennen kann.
Was beim Kochen mit offener Flamme in Innenräumen zu Kohlenmonoxid gilt, steht im Artikel „Kochen ohne Strom“.
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Die Gefahren beim Namen: Explosion, Gift, Erstickung
Methan ist nach der SVLFG in Luft zwischen 4,4 und 16,5 Vol.-% explosionsfähig, ein Biogas mit 60 % Methan zwischen 6 und 22 Vol.-%. Als Zündquellen nennt die SVLFG offene Flammen und Glut, heiße Oberflächen, Funken durch Reiben, Schlagen oder Schleifen, elektrische Funken, statische Entladung und Blitzschlag. Methan selbst ist geruchlos und leichter als Luft.
Schwefelwasserstoff ist nach der SVLFG ein farbloses, nach faulen Eiern riechendes Blut- und Nervengift und schwerer als Luft. Tückisch ist die Nase: Bei etwa 200 ml/m³ ist der Geruchssinn gelähmt und das Gas nicht mehr wahrnehmbar. Kohlendioxid ist ebenfalls schwerer als Luft und wirkt erstickend. Biogas kann sich nach der IVSS an der Decke ebenso sammeln wie in Kellern, Gruben und Schächten. Rühren, Pumpen oder Abfließen setzt gelöstes Gas in gefährlicher Menge frei.
Auch beim Entleeren droht Gefahr: Wird mehr Material entnommen, als Gas nachkommt, zieht der Behälter laut SVLFG Luft, und im Inneren kann ein explosionsfähiges Gemisch entstehen. Dazu kommt die Hygiene: Gärsubstrate können Schimmelpilze, Bakterien und Viren enthalten. Bei der Arbeit nicht essen, trinken oder rauchen und danach die Hände gründlich waschen.
| Konzentration | Wirkung |
|---|---|
| 50–100 ml/m³ | starke Reizung der Augen und Atemwege |
| um 200 ml/m³ | Geruchssinn gelähmt, Gas nicht mehr wahrnehmbar |
| 500–700 ml/m³ | Schwindel, Übelkeit, nach kurzer Zeit bewusstlos |
| um 700 ml/m³ | Bewusstlosigkeit, Atemstillstand innerhalb kurzer Zeit |
| über 700 ml/m³ | unmittelbare Lebensgefahr |
Achtung In Gruben und Behälter steigt niemand ohne Freimessen, umgebungsluftunabhängigen Atemschutz und Sicherungsseil, gehalten von zwei Personen. Bei Gasunfällen kommen laut SVLFG sehr viel häufiger die Retter selbst zu Schaden. Deshalb: Feuerwehr und Notarzt über 112 rufen, Pumpen und Rührwerke abschalten, von außen lüften – erst dann, gesichert von mindestens zwei weiteren Personen, einen Rettungsversuch wagen.
Der Gärrest: Dünger, aber nicht keimfrei
Bei der Vergärung wird im Wesentlichen der Kohlenstoff umgesetzt; die Nährstoffe bleiben laut FNR vollständig im Gärrest. Er riecht weniger als Gülle, fließt besser und enthält mehr schnell wirksamen Stickstoff. Auch die Abtötung oder Inaktivierung von Unkrautsamen und Krankheitskeimen zählt die FNR zu den Effekten.
Keimfrei ist der Gärrest trotzdem nicht. In Reihenuntersuchungen von Güllen und Gärresten fanden sich laut FNR weiterhin Salmonellen, wenn auch in weniger als 5 % der Befunde. Eine Hygienisierung ist deshalb auch bei Gärresten aus Tiermist von Vorteil. Die Vergärung bei 50 bis 60 °C bietet sich laut FNR an, wenn Keime abgetötet werden sollen; Schlachtabfälle dürfen nach dem Leitfaden nur nach einer Erhitzung auf mindestens 70 °C für mindestens eine Stunde in die Anlage.
Der Gärrest gast nach. Bei offener Lagerung nach einem Chargenwechsel wurden laut FNR über mehrere Tage bis zu 11 % der durchschnittlichen Methanproduktion einer Anlage gemessen; er sollte deshalb rasch an die Luft. Wer ohne Gas düngen will, geht den Weg über den Kompost. Wie du Fäkalien hygienisch sammelst, wenn die Spülung ausfällt, steht im Artikel „Toilette ohne Spülung“.
Rechtslage heute und wer zuständig ist
Jede Biogasanlage ist nach dem FNR-Leitfaden eine bauliche Anlage und braucht mindestens eine Baugenehmigung. Eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz kommt nach Anhang 1 der 4. BImSchV hinzu, wenn die Anlage 1,2 Millionen Normkubikmeter Rohgas im Jahr oder mehr erzeugen kann (Nr. 1.15). Vergärt sie nicht gefährliche Abfälle, gilt das schon ab 10 Tonnen Durchsatz am Tag (Nr. 8.6.2), bei reinen Gülleanlagen ab 100 Tonnen am Tag, unabhängig von der Gasmenge (Nr. 8.6.3). Die FNR rät, früh mit der Genehmigungsbehörde zu sprechen.
Gärreste sind Dünger. Nach § 3 der Düngeverordnung richtet sich die Menge nach dem Nährstoffbedarf der Pflanzen, und Einträge in Gewässer und Grundwasser sind zu vermeiden. Riechst du Gas, hilft der Artikel „Gasgeruch: richtig handeln“.
Achtung Rechtslage heute: Eine Biogasanlage braucht mindestens eine Baugenehmigung, ab 1,2 Millionen Normkubikmetern Rohgas im Jahr eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (4. BImSchV, Anhang 1 Nr. 1.15); vergärt die Anlage nicht gefährliche Abfälle, schon ab 10 Tonnen Durchsatz am Tag (Nr. 8.6.2), gefährliche schon ab 1 Tonne am Tag (Nr. 8.6.1), reine Gülleanlagen ab 100 Tonnen am Tag (Nr. 8.6.3). Gärreste bringst du nur nach dem Düngerecht aus, bedarfsgerecht und ohne Einträge in Gewässer (§ 3 DüV). Gefahr: Methan bildet mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch, Schwefelwasserstoff tötet in Gruben und Behältern, ohne dass du ihn noch riechst, Kohlendioxid erstickt, der Gärrest kann Krankheitserreger enthalten. Zuständig: für Planung und Bau ein Fachbetrieb und die Bau- oder Immissionsschutzbehörde, für den Arbeitsschutz in der Landwirtschaft die SVLFG, bei einem Gasunfall die Feuerwehr unter 112.
Häufige Fragen
Kann ich mit einem Fass Küchenabfällen meinen Herd betreiben?
Kaum. Eine Tonne Rindergülle liefert nach der FNR im Mittel nur rund 25 Kubikmeter Biogas, und das über Wochen; ein Fass fasst nur einen Bruchteil einer Tonne. Dazu kommen Explosions- und Giftgefahr, die ein Fass im Haus nicht beherrschbar machen.
Riecht man ein Leck nicht sofort?
Nicht verlässlich. Methan ist geruchlos, und Schwefelwasserstoff lähmt laut SVLFG bei etwa 200 ml/m³ den Geruchssinn. Gerade bei hoher Konzentration riechst du also nichts mehr.
Warum läuft die Gasbildung im Winter schlechter?
Unter 25 °C sind Abbau und Gasproduktion laut FNR gering, und schnelle Temperaturwechsel schädigen die Methanbildner. Ohne Heizung und Dämmung sinkt der Ertrag deshalb stark.
Darf ich den Gärrest einfach aufs Beet geben?
Er ist ein nährstoffreicher Dünger, aber laut FNR nicht sicher frei von Krankheitserregern. Nach der Düngeverordnung richtet sich die Menge nach dem Bedarf der Pflanzen; von Gemüse, das roh gegessen wird, hältst du ihn besser fern.
Quellen
- Leitfaden Biogas – Von der Gewinnung zur Nutzung (7. Auflage 2016, PDF)Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Projektträger des Bundeslandwirtschaftsministeriums; erarbeitet mit DBFZ, KTBL und Thünen-Institut · Vier Abbaustufen, Sauerstoff, Temperaturbereiche und Konstanz, pH 6,5–8, Zusammensetzung (Tab. 2.6), Methanausbeute nach Stoffgruppen, Hemmstoffe (Tab. 2.2), Verdopplungszeit, Anfahren, Gaserträge (Tab. 4.2), Lignin, Brenner und Korrosion, Gärrest (Nährstoffe, Salmonellen, Hygienisierung, Restgas), Baugenehmigung
- Technische Information 4: Sicherheitsregeln für Biogasanlagen (Stand 2015, PDF)Sozialversicherung für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (SVLFG), landwirtschaftliche Berufsgenossenschaft · Heizwert 6 bzw. 10 kWh/m³, Explosionsbereich Methan 4,4–16,5 und Biogas 6–22 Vol.-%, schwefelreiche Stoffe, Säurezugabe, Zündquellen, keine Lichtprobe, Einstieg nur freigemessen mit Atemschutz und Sicherung, Entnahme und Lufteintrag, biologische Arbeitsstoffe
- Flüssigmist – Aktuelles zu Sicherheit und Gesundheitsschutz, B25 (Stand 01/2017, PDF)Sozialversicherung für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (SVLFG) · Wirkung von Schwefelwasserstoff nach Konzentration, Dichte von H₂S, CO₂ und Methan, Gasfreisetzung beim Rühren und Pumpen, Vorgehen bei der Rettung
- Infoblatt Explosionsschutz Nr. 2: Biogasanlagen – Sicherer Umgang mit Biogas (Stand 11/2019, PDF)Internationale Vereinigung für Soziale Sicherheit (IVSS), Sektionen Chemie sowie Maschinen- und Systemsicherheit; bereitgestellt von der BG RCI · Ansammlung an der Decke und in Kellern, Gruben, Schächten; Fackel oder zweite Verwertung für die gesamte Gasproduktion
- Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (4. BImSchV), Anhang 1Bundesministerium der Justiz, gesetze-im-internet.de · Nr. 1.15: Biogaserzeugung ab 1,2 Millionen Normkubikmetern Rohgas je Jahr (V), soweit nicht von Nr. 8.6 erfasst; Nr. 8.6.2: biologische Behandlung nicht gefährlicher Abfälle ab 10 t Durchsatz je Tag (V), ab 50 t (G); Nr. 8.6.3: Gülle, ausschließlich Vergärung, ab 100 t je Tag (G), darunter ab 1,2 Mio. Nm³ Rohgas je Jahr (V)
- Düngeverordnung (DüV), § 3Bundesministerium der Justiz, gesetze-im-internet.de · Düngung nach Nährstoffbedarf, Einträge in Gewässer und Grundwasser vermeiden; Gärrückstände aus Biogasanlagen als Düngemittel genannt (Abs. 4)