CNG z Biogazu

Jest oczywiste, że pochodna biomasy i materii organicznej, a mianowicie biogaz, staje się podstawą ruchu na rzecz odnawialnych źródeł energii. Metan pozyskiwany z materiałów tak różnorodnych jak ścieki i kompost, woda odpadowa i obornik bydlęcy, jest obecnie wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej i zasilania pojazdów. Znacznie bardziej ekologiczne źródło energii niż ropa naftowa, węgiel czy nawet gaz ziemny, biogaz odpowiada na dwa duże wyzwania środowiskowe: czystość atmosfery i nieustanny problem zarządzania odpadami stałymi. Oferuje również dodatkową korzyść — łatwo można go przekształcić w sprężony gaz ziemny (CNG).

Jak uzyskać biogaz z obornika bydlęcego?

Obornik to tylko jeden z wielu przykładów substratów — tj. materiałów organicznych — wykorzystywanych w procesie fermentacji beztlenowej. Jest to sekwencja zdarzeń, która zachodziła naturalnie od zawsze. Ilekroć obornik (lub odchody jelenia itp.) zostanie zakopany pod innymi elementami, np. martwymi liśćmi, paszą i ziemią, wówczas zostaje pozbawiony tlenu. W tych warunkach tworzą się bakterie, które rozkładają materię stałą i uwalniają metan (CH₄) oraz dwutlenek węgla (CO₂). Fermentatory beztlenowe to ludzkie konstrukcje, które naśladują i przyspieszają te reakcje w celu produkcji użytecznego metanu. Biogaz wydobyty z tego substratu może zasilać turbiny, które same wytwarzają energię elektryczną. Farma mleczna może nie tylko samodzielnie zaopatrywać się w energię, ale w wielu przypadkach może sprzedawać nadwyżki energii elektrycznej z powrotem lokalnemu dostawcy. Co więcej, biogaz jest praktyczny wszędzie tam, gdzie można używać gazu ziemnego: do gotowania, ogrzewania, a nawet produkcji metanolu.

Czym dokładnie jest CNG?

Nazwa mówi wszystko: sprężony gaz ziemny powstaje, gdy gaz ziemny jest kondensowany — przy ciśnieniu około 3000 funtów na cal kwadratowy (psi) lub więcej — do jednego procenta swojej objętości przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym. Mniej niebezpieczny dla ludzi i natury niż benzyna, CNG robi wszystko to, co gaz ziemny. W przeciwieństwie do gazu ziemnego, który musi być skroplony (LNG) do transportu i przechowywania, sprężony gaz ziemny pozostaje w tym stanie w obu fazach. CNG jest nadal przede wszystkim paliwem na mniejszą skalę: na przykład dla samochodów lub indywidualnych gospodarstw domowych. Tymczasem LNG pozostaje głównym gazem ziemnym służącym przemysłowi, systemom transportowym i usługom publicznym.

Co jest robione, aby uzyskać CNG z biogazu?

Podobnie jak gaz ziemny pochodzenia geologicznego, surowy biogaz jest często zanieczyszczony problematycznymi związkami chemicznymi. Dlatego pierwszym krokiem jest usunięcie zanieczyszczeń, które są toksyczne lub powodują nieefektywność. Do takich zanieczyszczeń należą azot (N₂), woda (H₂O), siarkowodór (H₂S), amoniak (NH₃) i dwutlenek węgla (CO₂). Osiąga się to poprzez fizyczne i chemiczne oczyszczanie w instalacji do produkcji CNG z biogazu. Po pozbyciu się zanieczyszczeń, biogaz — w tym momencie składający się z ponad 97 procent metanu i mniej niż dwóch procent tlenu — jest sprężany pod ciśnieniem od 3000 do 3600 psi. Producent instalacji bio-CNG projektuje obiekt dla obu funkcji: oczyszczania i wielostopniowego sprężania. Koszt instalacji bio-CNG musi również uwzględniać fazę magazynowania. Magazyn buforowy przechowuje bio-CNG pod maksymalnym ciśnieniem 3600 psi; wytwarza on o 20 procent więcej bio-CNG w jednej trzeciej czasu. Alternatywnie, magazyn kaskadowy zapewnia trzy zbiorniki rezerwowe o wzrastającym ciśnieniu. Kaskada zmniejsza zużycie energii o połowę, obniżając koszt instalacji do konwersji biogazu na CNG. Praktyczne zastosowanie polega na ograniczeniu magazynowania kaskadowego do napełniania flot, ponieważ to zadanie zwykle zajmuje godziny.

Czy konwersja biogazu na CNG jest powszechna?

Pierwsza instalacja do tego celu została opracowana w 2010 roku na składowisku odpadów w Wisconsin. Składowiska odpadów były i są ciągłym problemem z oczywistego powodu: ich przestrzeń jest ograniczona. Fermentacja beztlenowa pomaga złagodzić tę sytuację, ponieważ wydobywa biogaz z organicznego materiału odpadowego. Rząd USA uznaje ekonomiczną i środowiskową wartość produkcji i konwersji biogazu. Uznanie to manifestuje się w programie Landfill Methane Outreach Program Agencji Ochrony Środowiska (EPA). Program ten przyznaje ulgi podatkowe i rabaty producentom, którzy w nim uczestniczą, rekompensując wydatki związane z instalacją do produkcji CNG z biogazu. EPA finansuje również projekty badawcze mające na celu ulepszanie i innowacje w technologii, która sprawia, że biogaz jest efektywnym alternatywnym paliwem.