CNG uit biogas

Het is duidelijk dat een derivaat van biomassa en organisch materiaal, namelijk biogas, een essentieel onderdeel wordt van de beweging ten gunste van hernieuwbare energiebronnen. Het methaan, gewonnen uit materialen zo divers als rioolslib en compost, afvalwater en koeienmest, wordt nu gebruikt om elektriciteit op te wekken en voertuigen aan te drijven. Als een veel milieuvriendelijkere energiebron dan aardolie, steenkool of zelfs aardgas, pakt biogas twee grote milieuproblemen aan: de zuiverheid van de atmosfeer en het hardnekkige probleem van afvalbeheer. Het biedt bovendien nog een voordeel: het is gemakkelijk om te zetten in gecomprimeerd aardgas (CNG).

Hoe wordt biogas uit koeienmest gewonnen?

Mest is slechts één voorbeeld van de vele substraten — d.w.z. organische materialen — die worden gebruikt in het proces van anaerobe vergisting. Dit is een reeks gebeurtenissen die van oudsher van nature heeft plaatsgevonden. Wanneer mest (of uitwerpselen van herten, etc.) wordt begraven onder andere elementen, zoals dood loof, voer en aarde, dan wordt het beroofd van zuurstof. In deze toestand vormen zich bacteriën die de vaste stof afbreken en methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) vrijgeven. Anaerobe vergisters zijn menselijke creaties die deze reacties nabootsen en versnellen om bruikbaar methaan te produceren. Biogas dat uit dit substraat wordt gewonnen, kan turbines aandrijven die zelf elektriciteit opwekken. Een melkveebedrijf kan niet alleen in zijn eigen energie voorzien, maar kan in veel gevallen ook overtollige elektriciteit terugverkopen aan het plaatselijke energiebedrijf. Bovendien is biogas praktisch overal waar aardgas kan worden gebruikt: koken, verwarmen en zelfs de productie van methanol.

Wat is CNG precies?

De naam zegt het al: gecomprimeerd aardgas ontstaat wanneer aardgas wordt gecondenseerd — bij ongeveer 3.000 pond per vierkante inch (psi) of meer — tot één procent van zijn volume bij standaard atmosferische druk. Minder gevaarlijk voor mens en natuur dan benzine, doet CNG alles wat aardgas doet. In tegenstelling tot aardgas, dat vloeibaar moet worden gemaakt (LNG) voor transport en opslag, blijft gecomprimeerd aardgas dit tijdens beide fasen. CNG is nog steeds voornamelijk een brandstof voor kleinschalig gebruik: bijvoorbeeld voor auto's of individuele huishoudens. Ondertussen blijft LNG het primaire aardgas dat de industrie, transportsystemen en openbare voorzieningen bedient.

Wat wordt er gedaan om CNG uit biogas te verkrijgen?

Net als geologisch gewonnen aardgas is ruw biogas vaak verontreinigd met problematische chemische verbindingen. Daarom is de eerste stap het verwijderen van onzuiverheden die toxisch zijn of inefficiëntie veroorzaken. Tot deze verontreinigingen behoren distikstof (N2), water (H2O), waterstofsulfide (H2S), ammoniak (NH3) en kooldioxide (CO2). Dit wordt bereikt door fysieke en chemische reiniging in een biogas-CNG-installatie. Zodra het biogas van zijn verontreinigingen is ontdaan — op dit punt bestaande uit meer dan 97 procent methaan en minder dan twee procent zuurstof — wordt het gecomprimeerd onder een druk variërend tussen 3.000 en 3.600 psi. Een bio-CNG-installatiefabrikant ontwerpt de faciliteit voor beide functies: zuivering en compressie in meerdere fasen. De kosten van een bio-CNG-installatie moeten ook rekening houden met de opslagfase. Bufferopslag slaat bio-CNG op onder een maximale druk van 3.600 psi; het produceert 20 procent meer bio-CNG in een derde van de tijd. Als alternatief biedt cascade-opslag drie reservetanks met toenemende druk. Cascade halveert het energieverbruik, waardoor de kosten van een biogas-naar-CNG-conversie-installatie dalen. De praktische toepassing is om cascade-opslag te beperken tot het vullen van wagenparken, aangezien deze taak normaal gesproken uren in beslag neemt.

Is biogas naar CNG gebruikelijk?

De allereerste installatie voor dit doel werd in 2010 ontwikkeld op een stortplaats in Wisconsin. Stortplaatsen zijn en waren een voortdurende zorg om de voor de hand liggende reden: hun ruimte is eindig. Anaerobe vergisting helpt die situatie te verbeteren, aangezien het biogas uit het organische afvalmateriaal onttrekt. De Amerikaanse overheid erkent de economische en ecologische waarde van biogasproductie en -conversie. Deze erkenning komt tot uiting in het Landfill Methane Outreach Program van de Environmental Protection Agency (EPA). Dit programma kent belastingvoordelen en kortingen toe aan deelnemende producenten, ter compensatie van de kosten van een biogas-naar-CNG-installatie. De EPA financiert ook onderzoeksprojecten om technologie te verbeteren en te innoveren die biogas tot een efficiënte alternatieve brandstof maakt.