Industry related topics
Według Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) istnieją cztery związki gazów cieplarnianych, które najczęściej przyczyniają się do zjawiska globalnego ocieplenia – dwutlenek węgla (CO2), podtlenek azotu (N2O), fluorowane gazy oraz metan (CH4). Metan jest emitowany do atmosfery podczas wydobycia i przetwarzania węgla, gazu ziemnego i ropy naftowej. Innym źródłem obserwowalnej emisji metanu są wzdęcia u zwierząt hodowlanych. Spośród tych gazów, metan odpowiada za 10 procent całkowitej obecności gazów cieplarnianych w atmosferze. Mniej zauważane jest to, że metan nie jest wyłącznie produktem ubocznym produkcji energii, ale także rosnącym źródłem wytwarzania energii.
Materiały organiczne mogą rozkładać się zarówno w obecności, jak i pod nieobecność tlenu. Niezależnie od tego, czy są to martwe drzewa, opadłe liście, padlina zwierząt, odpady spożywcze, odchody ptaków czy skoszona trawa, wszystkie te substancje ulegną rozpadowi chemicznemu w taki czy inny sposób. Gdy dzieje się to bez tlenu, bakterie zaczynają rozkładać je fazami, tak że metan jest produktem końcowym. Ta sekwencja reakcji nazywa się fermentacją beztlenową. Zachodząca zawsze w świecie naturalnym, fermentacja beztlenowa może być udoskonalona i przyspieszona dzięki ludzkiej pomysłowości. Zamknięte zbiorniki, które otrzymują substrat, czyli materię organiczną, mogą skutecznie przeprowadzać fermentację beztlenową, doprowadzając ją do pożądanego rezultatu — produkcji odnawialnego metanu — w krótszym czasie niż miałoby to miejsce w naturze. Systemy te są budowane w różnych skalach, od domowego aparatu dostarczającego paliwo do gotowania po dużą instalację biometanu, która zasila oczyszczalnie ścieków lub systemy transportu publicznego.
Powstający w wyniku fermentacji beztlenowej biogaz zawiera więcej niż tylko CH4. W związku z tym biogaz musi być oczyszczony z zanieczyszczeń i związków zanieczyszczających. Wśród tych zanieczyszczeń znajdują się siarkowodór, amoniak, siloksany i lotne związki organiczne. Niektóre z nich są niebezpieczne dla zdrowia indywidualnego i publicznego, a także dla integralności strukturalnej rurociągów i zbiorników. Inne składniki niebędące CH4, takie jak CO2 i para wodna, zmniejszają efektywność biogazu jako źródła energii. Biogaz jest oczyszczany za pomocą wielu technik. Niektóre z nich wymagają absorpcji zanieczyszczeń w roztworach ciekłych. Inne metody skrubowania gazu metanowego wykorzystują stałe powierzchnie węgla aktywnego i innych elementów do adsorpcji niepożądanych składników biogazu. Chłodzenie i kondensacja pozwalają na oddzielenie poszczególnych składników chemicznych. Technologia membranowa działa w podobny sposób, przepuszczając zanieczyszczenia przez membranę, podczas gdy metan jest zatrzymywany.
Jednym z zastosowań końcowych tego rafinowanego biogazu jest jego przekształcenie w energię elektryczną. Można to osiągnąć za pomocą ogniw paliwowych, które wykorzystują energię chemiczną biogazu, przyjmując go do elektrody ujemnej, podczas gdy powietrze wchodzi do elektrody dodatniej ogniwa. Cząsteczki gazu są rozdzielane na protony i elektrony; te ostatnie przepływają do elektrody dodatniej i tam generowana jest energia elektryczna. Innym medium do generowania energii jest silnik spalinowy: tutaj spalanie biogazu napędza turbinę, która generuje energię elektryczną. Biometan to odnawialny gaz ziemny, który — wraz z konwencjonalnie pozyskiwanym gazem ziemnym — produkuje 26 procent energii elektrycznej w USA.
Biometan (z biogazu do metanu) może być również wykorzystywany do ogrzewania, gotowania i jako paliwo do pojazdów. Według Europejskiego Stowarzyszenia Biogazu, biometan jest w pełni kompatybilny z silnikami spalinowymi. Biometan może być sprężony do postaci sprężonego gazu ziemnego (CNG) lub skroplony. Używany przez samochody osobowe, pojazdy użytkowe i cięższe ciężarówki, biometan jest nawet rozważany dla łodzi, statków i lokomotyw kolejowych. Oczyszczony biogaz jest odpowiednim substytutem gazu ziemnego do ogrzewania domów i budynków komercyjnych. Społecznościowe ogrzewanie biometanem jest już rzeczywistością w miejscach takich jak Suderbyn w Szwecji. Każdy dom nie musi zatem posiadać własnej biogazowni.
Talk to a specialist
Pytania dotyczące produkcji biometanu w Twoim zakładzie?
