Sectorgerelateerde onderwerpen
Nu landen, culturen en economieën streven naar het verminderen van afhankelijkheid van fossiele brandstoffen ten gunste van energiebronnen met een mildere atmosferische impact, hebben ze een scala aan opties om uit te kiezen. Zonnepanelen, windturbines, waterkrachtcentrales en geothermische installaties sieren diverse landschappen, wat een verandering in denken over energieproductie weerspiegelt. Een ander natuurlijk fenomeen staat echter centraal onder de actoren op het gebied van hernieuwbare energie – biogas. Voortkomend uit de zuurstofvrije ontbinding van organische stoffen, blijkt biogas een betrouwbare vervanger te zijn voor fossiele brandstoffen. Deze ontwikkeling erkennend, blijven wetenschappers werken aan het systematiseren van de productie ervan.
Biogas kan ontstaan uit afvalwater en rioolslib; koeien- en varkensmest; voedselafval en huisvuil; dode boomtakken en dode bosdieren; en een scala aan andere organische materialen. Essentieel is dat dit materiaal ontbindt, afgesloten van elke zuurstoftoevoer. Biogas ontstaat dus consistent onder natuurlijke omstandigheden: onder een stapel gevallen bladeren of binnen een hoop grasmaaisel, bijvoorbeeld, of in een moeras of in de hoek van een schuur. Of het nu spontaan of doelgericht wordt gemaakt, biogas bestaat voornamelijk, hoewel niet uitsluitend, uit methaan (CH₄) en koolstofdioxide (CO₂). Het methaan is cruciaal voor zijn energiewaarde. Daarnaast bevat biogas kleine percentages water, stikstof, waterstofsulfide en andere vluchtige organische verbindingen. Sterker nog, ruw biogas heeft een zeer vergelijkbare chemische samenstelling als aardgas dat uit minerale afzettingen wordt gewonnen — maar dan zonder de uitstoot van broeikasgassen. Hoewel minimaal in de totale samenstelling, kunnen deze mindere componenten schade toebrengen aan de volksgezondheid, tanks, pijpleidingen en de algehele efficiëntie van het biogas. De natuur kan ze niet verwijderen, maar mensen wel.
Met varkensmest als model voor organisch materiaal — soms substraat of feedstock genoemd — is de eerste stap het voorzien van een anaerobe vergister, of biogasreactor, van een geschikte hoeveelheid mest om de benodigde hoeveelheid biogas te produceren. Mest van varkens is ideaal, aangezien het als drijfmest wordt opgeslagen, waardoor zuurstofinfiltratie wordt voorkomen. Het toevoegen van water helpt ook om het ammoniakgehalte te verdunnen; ammoniak kan de methaanproductie onderdrukken. Het voorverwarmen van de mest (tot 95 graden F of meer) kan eveneens het vergistingsproces versnellen. De feedstock komt de vergister binnen via een inlaat. In de vergistingsinstallatie zelf begint een roerwerk te draaien om de micro-organismen gelijkmatiger over het substraat te verdelen. Onderzoekers van de Pennsylvania State University concluderen dat varkensmestsubstraat zeven tot tien dagen retentie in de vergister nodig heeft voor maximale biogasproductie. Zodra de vergisting voltooid is, wordt biogas opgevangen voor verdere behandeling. Het substraat — nu digestaat of effluent genoemd — kan dienen als een zeer voedzame meststof, stalstrooisel of als componenten voor gefabriceerde producten.
Het verwijderen van giftige en corrosieve chemische verbindingen uit biogas kent vele varianten. In een biogassysteem op een boerderij wordt de gasstroom door ijzerschaafsel of staalwol geleid. Meer geavanceerde membranen kunnen worden gebruikt bij andere faciliteiten, bijvoorbeeld bij waterzuiveringsinstallaties. Afwisselend kan de gasstroom door een amineoplossing stromen die de ongewenste verbindingen absorbeert, of geadsorbeerd worden door een chemisch behandeld vast materiaal zoals actieve kool. Het type en de mate van reiniging hangt af van het doel van het biogas. Biogas dat wordt ingezet als voertuigbrandstof vereist de meest uitgebreide zuivering.
Spreek een specialist
Vragen over het ontwerpen van een biogassysteem voor uw bedrijf?
