Biogas reiniging

Modern leven biedt gemakken die onze voorouders zich nauwelijks konden voorstellen. Dankzij transportnetwerken en technologie is fruit bijvoorbeeld nooit uit het seizoen. Net zoals melk en wijn worden gepasteuriseerd om ongezonde organismen te verwijderen en geschikt te maken voor transport, opslag en verkoop, moeten aardgas en biogas onderworpen worden aan specifieke regimes van reiniging en zuivering.

Waarom moet gas "gereinigd" worden?

Aardgas wordt gewonnen uit schalie en andere afzettingsgesteenten. Wat uit de bronnen komt, wordt vaak aangeduid als "nat aardgas" omdat het gepaard gaat met waterdamp en NGL's, of aardgasvloeistoffen. Andere, minder welkome elementen en verbindingen komen mee: zwavel, helium, stikstof, waterstofsulfide en kooldioxide. Tot de meest problematische van de mix behoren waterstofsulfide (H₂S) en kooldioxide (CO₂). Zelfs in kleine hoeveelheden veroorzaakt H₂S gezondheids- en ademhalingsproblemen bij mensen in de nabijheid. Hogere concentraties kunnen zelfs dodelijk zijn. Even slecht voor aardgasleveranciers is het feit dat H₂S de bekleding van pijpleidingen en opslagtanks kan aantasten. Kooldioxide vormt een ander probleem. Het vermindert de calorische waarde van het gas, waardoor de kwaliteit en efficiëntie dalen.

Zijn schadelijke verbindingen aanwezig in biogas?

Biogas, het hernieuwbare aardgas gewonnen uit organisch materiaal, is niet immuun voor de aanwezigheid van H₂S, CO₂ en andere vreemde gassen. Aangezien het het eindproduct is van een reeks chemische reacties die plaatsvinden bij afwezigheid van zuurstof, zou men kunnen denken dat methaan (CH₄) de enige verbinding is die overblijft na volledige anaerobe vergisting. Dat is niet zo. De bacteriën die de organische materialen afbreken — bijv. mest, voedselresten, dode bladeren, rioolslib — genereren activiteit die andere chemische stoffen oplevert, waaronder CO₂ en H₂S. De fasen van anaerobe vergisting produceren elk verschillende stoffen. Hydrolyse eindigt met enkelvoudige suikers, aminozuren en vluchtige vetzuren. Acidogenese creëert ook vluchtige vetzuren, samen met ammoniak, CO₂ en H₂S. Acetogenese brengt azijnzuur, waterstof en CO₂ voort. Ten slotte komen methaan, CO₂ en water uit methanogenese.

Hoe worden verontreinigingen verwijderd?

Wanneer aardgas naar de verwerkingsfabriek wordt gestuurd, is het reinigen van gas van H₂S en CO₂ taak nummer één. Deze "zure gassen" worden, vaker wel dan niet, behandeld met een amineoplossing terwijl het aardgas door een kolom stroomt. Afkomstig van ammoniak trekken de aminemoleculen in deze vloeistof de waterstofsulfide en kooldioxide uit de gasstroom. Dit wordt gezegd het "zoeten" van het "zure gas" te zijn. Een andere betrouwbare gasreiniger is membraantechnologie. Het basisconcept is dat de zure gassen door het synthetische membraan zullen stromen dat gassen met hoge permeabiliteit, d.w.z. de zure gassen, scheidt van gassen met lagere permeabiliteit — het methaan. Biogasreiniging is ook werkbaar met verschillende technieken. Een zeer effectieve methode is het gebruik van materialen die grote hoeveelheden ijzeroxide bevatten: allofanische aarde, bruine aarde en zwart zand. Het leiden van de gasstroom door deze materialen heeft een bijna volledige eliminatie van H₂S uit het biogas aangetoond.