Verwijdering van Zuur Gas

De aarde is een intrigerend thuis voor de mensheid. Enerzijds brengt zij overvloedig voedsel en vezels voort, anderzijds schudt zij destructief aan haar breuklijnen en spuwt zij gesmolten lava uit actieve vulkanen. Tegelijkertijd voedend en bedreigend, heeft deze planeet er desondanks niet in gefaald de mens uit te roeien. Een van de redenen hiervoor is vindingrijkheid, die unieke capaciteit van de homo sapiens om problemen op te lossen door middel van innovatie. Na de kracht van verbranding te hebben ontdekt om elektriciteit op te wekken, moesten we onszelf desondanks beschermen tegen gifstoffen die zich vermengen met de grondstoffen die we verbranden. Hier komt nieuwe technologie voor de verwijdering en het beheer van zuur gas om de hoek kijken.

Wat is zuur gas?

Strikt genomen is zuur gas elke gasvormige verbinding die een zure oplossing vormt wanneer deze in water wordt opgelost. Hoewel er tal van soorten zuur gas zijn, zijn de meest voorkomende koolstofdioxide (CO₂) en waterstofsulfide (H₂S). Deze chemicaliën worden vaak gevonden in aardgasafzettingen, maar maken aardgas onbruikbaar. Niet alleen zijn ze giftig bij blootstelling aan mensen, ze zijn ook bijtend voor leidingen en vaten, wat corrosie en soms onherstelbare schade veroorzaakt. Onnodig te zeggen dat het beheer en de verwijdering van deze stoffen streng gereguleerd is, zowel om redenen van volksgezondheid als ter bescherming van het milieu.

Hoe schadelijk zijn H₂S en CO₂?

Koolstofdioxide, hoewel een noodzakelijk element voor leven, is toch betrokken bij luchtvervuiling wanneer het in grote hoeveelheden vrijkomt. Maar er is nog een ander probleem met overtollig CO₂ – het verlaagt de calorische waarde van het brandbare gas. De calorische waarde meet de hoeveelheid warmte die de verbranding van een brandstof daadwerkelijk produceert. Wanneer de CO₂-concentraties hoger zijn, daalt de calorische waarde. Waterstofsulfide is een gevaarlijke gifstof voor de mens. Afhankelijk van de accumulatiedichtheid kan het duizeligheid en ademhalingsproblemen veroorzaken – aan het ene uiteinde van het ziektebeeld – of stuiptrekkingen en de dood in extreme gevallen. De Amerikaanse Centers for Disease Control waarschuwen dat langdurige blootstelling aan H₂S de ergste gevolgen heeft. Goed gedocumenteerd is het scheuren, blaren en corroderen van stevige metalen door dit scherpe en zeer brandbare zure gas. Daarom kan aardgas niet over lange afstanden worden getransporteerd voordat H₂S-verwijdering heeft plaatsgevonden.

Hoe wordt verwijdering bewerkstelligd?

Voor de verwijdering van waterstofsulfide, en die van andere zure gascomponenten, moet de verbinding in contact komen met chemische oplosmiddelen, fysische oplosmiddelen of een combinatie van beide. Deze oplosmiddelen bevinden zich in een absorptiekolom van een zuur gas verwijderingseenheid. Wanneer het zure gas – soms sour gas genoemd – door de kolom beweegt, worden de moleculen aangetrokken tot die van de vloeibare oplosmiddelen, en worden zo uit de aardgasstroom geosmoseerd.

Werkt het hetzelfde voor biogas?

In tegenstelling tot aardgas is biogas geen fossiele brandstof. Biogas ontstaat doordat organisch materiaal – dode bladeren of dieren, voedselafval, mest, rioolwater, enz. – verteert en fermenteert. Het proces van anaërobe vergisting maakt het mogelijk en productief om methaan uit biogas te winnen. Het methaan (CH₄) is op zijn beurt brandbaar en wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. Net als bij aardgas is H₂S aanwezig in biogas in concentraties tot 1.000 parts per million (PPM). Voor een effectieve werking van verbrandingsmotoren moet deze dichtheid maximaal dalen tot 100PPM. Daarom is H₂S-verwijdering uit biogas net zo noodzakelijk als H₂S-verwijdering uit aardgas. Door kleine doses zuurstof in de inhoud van de vergister te injecteren, laten technici de vorming van micro-organismen toe die het sulfide succesvol oxideren. Tegelijkertijd wordt ijzerchloride toegepast op het substraatmateriaal om ijzersulfidezout te creëren. Op deze manier verminderen technici de aanwezigheid van H₂S tot ongeveer 10 PPM. De verwijdering en neutralisatie van waterstofsulfide wordt vaak H₂S-wasserij genoemd. Een ander dergelijk absorptiemiddel is actieve kool, een houtskoolachtige substantie met een hoge capaciteit voor microporositeit, d.w.z. zeer kleine poriën, die H₂S-hechting aan de oppervlakten uitnodigen.