Konwersja Biogazu

Według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), przeciętny samochód emituje rocznie 4,6 ton metrycznych dwutlenku węgla (CO₂). Chociaż liczba ta może się różnić w zależności od zużycia paliwa i innych czynników, skłania do refleksji osoby zaniepokojone zagrożeniami atmosferycznymi pochodzącymi z gazów cieplarnianych. Ponadto, liczba ta sugeruje, że większe pojazdy — np. ciężarówki, autobusy — emitują jeszcze większe ilości CO₂. Takie realia podkreślają pilność opracowania odnawialnych paliw i źródeł energii, które nie dodają nowych emisji gazów cieplarnianych do atmosfery Ziemi. Biogaz jest jednym z takich źródeł, które można również przekształcić w formę ciekłą.

Gdzie znajdziemy biogaz?

W rzeczywistości biogaz nie jest trudny do zlokalizowania. Rozkładająca się roślinność i szczątki zwierzęce; biodegradowalne śmieci, takie jak skórki bananów, ogryzki jabłek, skorupki jaj i tłuste resztki; obornik od zwierząt gospodarskich i odchody dzikich zwierząt; oraz ścieki i woda ściekowa – wszystko to służy jako potencjalne źródła biogazu. Kluczem jest, aby ich rozkład odbywał się bez dostępu tlenu. Tworzenie biogazu jest procesem beztlenowym, więc w świecie naturalnym następuje, gdy materia organiczna jest zakopana. Nowoczesne technologie umożliwiły jednak beztlenową fermentację takich materiałów w wyniku inżynierii człowieka. Niezależnie od tego, czy w zaprojektowanym aparacie, czy w biome na zewnątrz, fermentacja beztlenowa przebiega w konsekwentny sposób. Po pozbawieniu tlenu, materiały organiczne, czyli substrat, podlegają rozkładowi przez specyficzne organizmy bakteryjne. Najpierw mikroby sprawiają, że organizmy stają się rozpuszczalne w wodzie i rozszczepiają w nich wiązania chemiczne. Następnie składniki substratu są przekształcane w drodze reakcji chemicznych w lotne kwasy. Kwasy te są ostatecznie przekształcane w biogaz składający się z CO₂ i metanu (CH₄). Metan jest produktywnym związkiem, który oferuje biogaz.

Jak oczyszcza się biogaz?

Oprócz CH₄ i CO₂, biogaz zawiera mniejsze ilości siarkowodoru, pary wodnej i innych związków, które są albo niebezpiecznie toksyczne dla zdrowia publicznego i infrastruktury energetycznej, albo szkodliwe dla efektywności i wydajności samego metanu. Zanim biogaz będzie nadawał się do użytku, te zanieczyszczenia muszą zostać usunięte. Niektóre z nich są absorbowane przez kontakt z roztworami chemicznymi; inne są adsorbowane za pomocą kontaktu z ciałami stałymi, takimi jak węgiel aktywny. Czasami stosuje się membrany do odfiltrowywania niepożądanych związków. Niezależnie od techniki, metan musi osiągnąć pewien stopień czystości, zanim będzie można go użyć.

W co przekształca się biogaz?

Konwersja biogazu może potencjalnie działać dla wielu paliw jako produkt końcowy. Oczyszczony i uzdatniony metan może być wykorzystywany do produkcji etanolu, oleju napędowego, metanolu, benzyny lub skroplonego gazu ropopochodnego (LPG). Dokładniej jednak, konwersja biogazu polega na zastosowaniu biometanu zamiast tych paliw transportowych poprzez modyfikację silników. Na przykład, jednocylindrowy czterosuwowy silnik benzynowy może być przystosowany do biogazu za pomocą stosunkowo prostej operacji. Dekontaminacja i oczyszczanie są obowiązkowe. Poza tą koniecznością, biogaz musi być sprężony do ciśnienia wynoszącego prawie 700 funtów na cal kwadratowy i schłodzony do minus 126 stopni Fahrenheita. Gdy biogaz jest odpowiedni, gaźnik silnika jest jedynym głównym elementem silnika, który wymaga wymiany lub przynajmniej znaczącej renowacji.

Biogaz na LPG

LPG jest w rzeczywistości pochodną geologicznego gazu ziemnego, gdy łączy się go z rafinowaną ropą naftową. Jest preferowany z kilku powodów: łatwość transportu; gęstość energii; efektywność spalania; oraz efektywność przenoszenia ciepła. W dużej mierze LPG jest używany głównie na poziomie gospodarstw domowych, tzn. do gotowania i ogrzewania, ale jest również coraz częściej stosowany w przemyśle. LPG posiada również zalety ekologiczne, ponieważ emituje niższe poziomy tlenków azotu, tlenków siarki i cząstek stałych. Konwersja biogazu na LPG jest aktualnym tematem, ponieważ naukowcy prognozują ostateczne wyczerpanie się płynnej ropy naftowej. Wielu wierzy, że gaz ziemny — a co za tym idzie — biogaz stanowią rozwiązanie tej nadchodzącej luki w paliwach płynnych.