Sectorgerelateerde onderwerpen
Volgens het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) zijn er vier broeikasgassen die het meest betrokken zijn bij het fenomeen van de opwarming van de aarde: koolstofdioxide (CO₂), lachgas (N₂O), gefluoreerde gassen en methaan (CH₄). Methaan komt vrij in de atmosfeer tijdens de winning en verwerking van kolen, aardgas en olie. De winderigheid van vee is een andere bron van waargenomen methaanuitstoot. Van deze gassen wordt aangenomen dat methaan 10 procent bijdraagt aan de totale aanwezigheid van atmosferische broeikasgassen. Minder opgemerkt is dat methaan niet strikt een bijproduct is van energieproductie, het is ook een groeiende bron van stroomopwekking.
Organisch materiaal kan ontbinden zowel met als zonder aanwezigheid van zuurstof. Of het nu gaat om dode bomen, gevallen bladeren, dierenkadavers, voedselafval, vogelpoep of gemaaid gras, al deze substanties zullen op de een of andere manier chemisch uiteenvallen. Wanneer dit gebeurt zonder zuurstof, beginnen bacteriën ze in fasen af te breken, zodat methaan een eindproduct is. Deze reeks van reacties wordt anaërobe vergisting genoemd. Hoewel anaërobe vergisting altijd in de natuur plaatsvindt, kan het geoptimaliseerd en versneld worden door menselijk vernuft toe te passen. Afgesloten tanks die substraat, d.w.z. het organisch materiaal, ontvangen, kunnen anaërobe vergisting bewerkstelligen en tot de gewenste conclusie leiden — hernieuwbare methaanproductie — in minder tijd dan in de natuur zou worden bereikt. Deze systemen zijn gebouwd om te schalen, van een huishoudelijk apparaat dat kookbrandstof levert tot een grote biomethaaninstallatie die stroom levert aan waterzuiveringsinstallaties of openbaarvervoerssystemen.
Het resulterende biogas uit anaërobe vergisting bevat meer dan alleen CH₄. Dientengevolge moet het biogas worden gezuiverd, ontdaan van onzuiverheden en verontreinigende stoffen. Tot deze verontreinigingen behoren waterstofsulfide, ammoniak, siloxanen en vluchtige organische stoffen. Sommige hiervan zijn gevaarlijk voor de individuele en volksgezondheid, evenals voor de structurele integriteit van pijpleidingen en tanks. Andere niet-CH₄ componenten, zoals CO₂ en waterdamp, verminderen de efficiëntie van biogas als energiebron. Biogas wordt gezuiverd via talloze technieken. Sommige vereisen dat de verontreinigingen worden geabsorbeerd in vloeibare oplossingen. Andere methoden voor methaangaswassers gebruiken vaste oppervlakken van actieve kool en andere elementen om de ongewenste biogasbestanddelen te adsorberen. Koeling en condensatie zorgen ervoor dat de verschillende chemische componenten van elkaar scheiden. Membraantechnologie werkt op een vergelijkbare manier, waarbij de verontreinigingen door het membraan worden geleid terwijl het methaan wordt vastgehouden.
Een van de eindtoepassingen van dit geraffineerde biogas is omzetting naar elektriciteit. Dit kan worden bereikt met brandstofcellen, die de chemische energie van biogas benutten door het in hun negatieve elektrode te ontvangen, terwijl lucht de positieve elektrode van de cel binnengaat. De gasmoleculen worden gescheiden in protonen en elektronen; de laatstgenoemde stroomt naar de positieve elektrode en hier wordt elektriciteit opgewekt. Een ander medium voor opwekking is de verbrandingsmotor: hier drijft de verbranding van biogas een turbine aan die elektriciteit opwekt. Biomethaan is een hernieuwbaar aardgas dat – samen met conventioneel gewonnen aardgas – 26 procent van de Amerikaanse elektriciteit produceert.
Biomethaan (van biogas naar methaan) kan ook worden gebruikt als brandstof voor verwarming, kookbrandstof en voertuigbrandstof. Volgens de European Biogas Association is biomethaan volledig compatibel met interne verbrandingsmotoren. Biomethaan kan worden gecondenseerd tot CNG of vloeibaar worden gemaakt tot LNG. Gebruikt door auto's, bedrijfsvoertuigen en zwaardere vrachtwagens, staat biomethaan zelfs op de tekentafel voor boten, schepen en spoorweglocomotieven. Gezuiverd biogas is een geschikte vervanger voor aardgas bij het verwarmen van woningen en commerciële gebouwen. Gemeenschappelijke biomethaanverwarming is een gevestigde realiteit op plaatsen als Suderbyn, Zweden. Elk huis hoeft daarom niet over een eigen biogasinstallatie te beschikken.
Spreek een specialist
Vragen over de productie van biomethaan voor uw installatie?
