Sectorgerelateerde onderwerpen
Als een veelbelovende hernieuwbare energiebron biedt biogas een toekomst zonder brandstoftekorten of atmosferische vervuiling. Dit medium voor energieopwekking, het product van anaeroob vergiste organische stof, is CO2-neutraal en bespaart zo het milieu de schade die wordt toegebracht door de verbranding van fossiele brandstoffen. Naarmate de organische stoffen — zoals mest, afstervend loof, voedselresten en ontbindende dierlijke karkassen — afbreken, leveren chemische reacties methaan en koolstofdioxide op. Het methaan (CH4) is de werkzame verbinding in biogas, hoewel er andere chemicaliën aanwezig zijn die moeten worden geëxtraheerd om het gas te zuiveren voor gebruik. Tot deze ongewenste componenten behoren siloxanen.
Chemisch gezien zijn siloxanen ketens van zuurstof- en siliciumatomen. Na zuurstof is silicium het meest voorkomende element dat in de aardkorst wordt gevonden. Wanneer deze ketens worden verlengd, vormen ze siliconen of siliconenpolymeren. Deze worden vaak aangetroffen in plastic medische hulpmiddelen, cosmetica, kitten en lijmen, maar de lijst met toepassingen gaat veel verder dan deze voorbeelden. De dichtheden van polymeren variëren van gas tot vloeistof tot gels, rubber, schuim en acryl. Weinigen zullen kunnen zeggen dat ze in de loop van een dag geen siloxaanderivaten hebben gebruikt. Ondanks al hun veelzijdigheid zijn siloxanen problematisch als het om biogas gaat.
Voertuigen en industriële machines — d.w.z. verbrandingsmotoren, gasturbines en ketels — lijden onder de aanwezigheid van siloxanen in biogas. De afzettingen van silica in de verbinding hechten zich aan schoepen, zuigers en cilinderkoppen. Daarbij belemmeren ze de prestaties, degraderen ze de samenstellende materialen en vervuilen ze anderszins de interne werking. Dergelijke spanningen kunnen de motorprestaties tot wel 20 procent verminderen. Hoewel biogas een enorm potentieel heeft als alternatieve manier van energieopwekking, kunnen dalingen in efficiëntie de belofte tenietdoen. Daarom is siloxaanverwijdering absoluut essentieel.
Er zijn een aantal manieren waarop siloxanen uit biogas worden gescheiden. Gemeenschappelijk voor alle is dat de mogelijkheid van nadelige silicaatafzettingen wordt geneutraliseerd.
Soms ook wel actieve houtskool genoemd, wordt actieve kool zodanig verwerkt dat er poriën met een laag volume ontstaan die meer oppervlakte op het koolstofoppervlak overlaten voor adsorptie of chemische transacties. [OPMERKING: Adsorptie is wanneer gas- of vloeistofmoleculen zich hechten aan het oppervlak van een vaste stof; het moet niet worden verward met absorptie, waarbij de moleculen het oppervlak van het absorbens doordringen.] Dit maakt het een uitstekend middel in een siloxaanverwijderingssysteem. Studies tonen aan dat pure actieve kool beter werkt dan kool die is geïmpregneerd met alkalische stoffen.
Geactiveerd alumina is een absorptiemedium. Net als actieve kool is deze vaste vorm van aluminiumoxide poreus. In tegenstelling tot houtskool ontvangt het echter de siloxaanmoleculen via de poriën, verzadigend van binnenuit. Het biogas passeert een bed van geactiveerd alumina waar de siloxanen worden vastgehouden en waaruit een gezuiverd gas tevoorschijn komt. Vervolgens maakt het leiden van regeneratiegas door het bed het mogelijk om het geactiveerde alumina opnieuw te gebruiken voor siloxaanextractie.
Het verlagen van de temperatuur en druk van het biogas zorgt ervoor dat het condenseert tot vloeistof, waardoor de samenstellende verbindingen zich afzetten en scheiden. Eenmaal bezonken, is siloxaanverwijdering uit biogas eenvoudig te realiseren. Andere verontreinigingen zoals waterstofsulfide worden vaak ook met dezelfde methode verwijderd.
Op dezelfde manier waarop actieve kool als adsorptiemiddel voor siloxaanmoleculen fungeert, kunnen synthetische harsen worden gecreëerd om hetzelfde te doen. Een hars is gewoonlijk een vaste stof of op zijn minst zeer viskeus, met een zeer dikke en hechtende consistentie. Harsen zijn vaak afkomstig van flora, maar ze worden ook synthetisch geproduceerd door polymerenketens te crosslinken. Deze procedure heeft aangetoond verontreinigende verbindingen te kunnen reduceren tot niveaus die niet detecteerbaar zijn.
Beheerders en technici van stortplaatsen wenden zich steeds vaker tot vloeibare absorbentia zoals geconcentreerd salpeterzuur of zwavelzuur om biogas te zuiveren voor effectieve verbranding. Deze vloeistoffen verwijderen niet alleen siloxanen, maar ook koolstofdioxide, waterstofsulfide, carbonylsulfide en methylmercaptaan. In veel gevallen kunnen vloeibare absorbentia worden gebruikt in combinatie met actieve kooladsorptie en condensatie. Goede resultaten wijzen erop dat een synergie kan bestaan tussen een combinatie van verwijderingstechnieken.
Membranen tonen bemoedigende resultaten bij het zuiveren van biogas van verontreinigende stoffen, inclusief siloxanen. In dit scenario passeert het gas opeenvolgende filters die specifieke ongewenste gasvormige verbindingen afscheiden, terwijl het brandbare methaan wordt behouden. De poreuze polymere membranen laten verontreinigingen door, terwijl ze voorkomen dat methaan hetzelfde doet. Het einde van het proces levert bijna 100 procent methaangas op.
Spreek een specialist
Vragen over siloxaanverwijdering voor uw biogasinstallatie?
