Sectorgerelateerde onderwerpen
Onderzoek en ontwikkeling van alternatieve energiebronnen gaan onverminderd door en de bevindingen zijn vaak veelbelovend. Terwijl energiebedrijven en overheden samenwerken om de verbranding van fossiele brandstoffen te minimaliseren als middel om de schadelijke effecten van klimaatverandering te verminderen, omvat hun missie niet alleen de haalbaarheid van alternatieve bronnen, maar ook het optimaliseren van die alternatieven, zodat ze efficiënt, kosteneffectief en geschikt zijn voor zowel transport als opslag. Aangezien biogas – lange tijd een bron van brandstof voor verwarming en koken – een grotere rol krijgt als groene energiebron, worden technieken en methoden verfijnd om het te verwerken voor een bredere en eenvoudigere toepassing.
De kennis over de vorming van biogas is cruciaal om te begrijpen waarom biogasopwaardering praktisch en noodzakelijk is. Bijna iedereen heeft enige ervaring met biogas, al is het alleen maar via de reukzin. Wanneer organisch materiaal ontbindt, breken de componenten af, hetzij met zuurstof aanwezig, hetzij zonder, bijvoorbeeld op een stortplaats, of onder een grote hoop grasmaaisel of koemest. In het laatste geval breken specifieke bacteriën de stoffen in verschillende vervalstadia af tot een reeks chemische verbindingen. Dominant onder de uiteindelijke verbindingen zijn methaan (CH₄) en koolstofdioxide (CO₂). Deze combineren met andere verbindingen tot biogas. Naast CO₂ en CH₄ blijven gassen in kleinere hoeveelheden aanwezig. Hoewel bescheiden in verhouding, hebben deze sporenelementen een nadelig effect, waardoor het biogas onbruikbaar en zelfs gevaarlijk wordt. Vluchtige organische verbindingen zoals terpenen en siloxanen kunnen het biogas aantasten, net als waterdamp en zwavelverbindingen. Waterstofsulfide, in het bijzonder, is niet alleen gevaarlijk voor de menselijke gezondheid, maar veroorzaakt ook schade aan pijpleidingen en opslagtanks. Naast deze problemen vermindert de CO₂ zelf de brandstofefficiëntie van biogas aanzienlijk. Het ideaal is dus om het methaan in een zo zuiver mogelijke vorm te produceren.
Het doel van biogasopwaardering is het creëren van een hernieuwbaar aardgas (RNG), d.w.z. geschikt voor pijpleidingtransport en overal bruikbaar waar conventioneel aardgas wordt toegepast. Het primaire verschil is dat RNG – of biomethaan – gemakkelijk wordt aangevuld in vergelijking met aardgas dat wordt gewonnen uit geologische afzettingen. Biomethaan kan worden vloeibaar gemaakt of gecomprimeerd voor voertuigbrandstof. Bovendien voldoet het aan de eisen van de federale Renewable Fuel Standard die zijn opgesteld door de Environmental Protection Agency (EPA). Kortom, het gebruik van RNG vermindert de uitstoot van broeikasgassen aanzienlijk.
Waterdamp kan biogas verzadigen dat wordt opgevangen uit een anaerobe vergister, goed voor wel 12 procent van het gewicht van het gas, hoewel minder dan één procent van de inhoud. Deze damp kan condenseren tijdens het transport door pijpleidingen, waardoor deze corroderen. Het is daarom belangrijk om het H₂O vóór transport te verwijderen. Stoom condenseert pas tot vloeibaar H₂O op het dauwpunt. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt. Ten eerste kan het gas worden afgekoeld tot de temperatuur die overeenkomt met het dauwpunt. Dit wordt vaak bereikt door de gasleiding onder de grond te begraven en een afscheider voor gecondenseerd water te installeren. Een ander scenario omvat het gebruik van silicagel in het biogasopwaarderingssysteem om de damp op te vangen en het biogas verder te laten raffineren.
Slechts een kleine hoeveelheid waterstofsulfide (H₂S) kan veel problemen veroorzaken. Naast het bedreigen van de ademhalingsgezondheid van mensen, dieren en planten, staat deze verbinding – soms rioolgas genoemd – erom bekend slopende corrosie te veroorzaken aan opslagtanks en pijpleidingen. Hoewel de aanwezigheid ervan in de meeste biogassen nauwelijks merkbaar is, is er toch genoeg van om vreselijke gevolgen te hebben als het niet wordt geëlimineerd. Een manier om de aanwezigheid ervan in het biogas te verminderen, is door ijzerverbindingen toe te voegen aan de anaerobe vergister voordat het substraat, d.w.z. het organische materiaal, wordt toegevoegd. Zwavelverbindingen blijven dan achter in het digestaat nadat het biogas is geëxtraheerd. Vaak is anticiperende actie echter op zichzelf niet voldoende. Actieve kool kan reageren met H₂S om het te oxideren en de moleculen te binden aan het oppervlak van de vaste koolstof. Een andere verwijderingsprocedure is om het gas door een natriumhydroxideoplossing of door met ijzeroxide behandelde vaste stoffen te leiden.
Afgezien van methaan is koolstofdioxide de meest voorkomende verbinding in biogas. Helaas berooft CO₂ het biogas van zijn energiewaarde en brandstofefficiëntie. Een van de meest gebruikelijke manieren om het CO₂-gehalte te verminderen, is door de injectie van onder druk staand biogas, geabsorbeerd in een grote cilindrische tank gevuld met water gedurende 20 tot 40 dagen. De verontreinigingen worden vervolgens afgebroken en het gezuiverde gas wordt weggepompt. Andere technieken zijn membranen die het methaan vasthouden maar de koolstofdioxide doorlaten, evenals adsorptie door chemisch reactieve media.
Spreek een specialist
Vragen over biogasopwaardering voor uw installatie?
