Oczyszczanie Biogazu

Współczesne życie oferuje udogodnienia, których nasi przodkowie z trudem by sobie wyobrazili. Dzięki sieciom transportowym i technologii, na przykład, owoce są dostępne przez cały rok. Tak jak mleko i wino są pasteryzowane, aby usunąć niezdrowe organizmy i uczynić je zdatnymi do transportu, przechowywania i sprzedaży, tak gaz ziemny i biogaz muszą być poddawane specjalnym reżimom oczyszczania i uzdatniania.

Dlaczego gaz wymaga „oczyszczania”?

Gaz ziemny wydobywany jest z łupków i innych formacji skalnych osadowych. To, co wydostaje się ze studni, często nazywane jest „mokrym gazem ziemnym”, ponieważ towarzyszy mu para wodna i NGL, czyli płynne węglowodory gazu ziemnego. Inne, mniej pożądane pierwiastki i związki również się pojawiają: siarka, hel, azot, siarkowodór i dwutlenek węgla. Do najbardziej problematycznych w tej mieszance należą siarkowodór (H₂S) i dwutlenek węgla (CO₂). Nawet w małych ilościach H₂S powoduje problemy zdrowotne i oddechowe u osób znajdujących się w jego pobliżu. Wyższe stężenia mogą nawet zabić. Równie szkodliwe dla dostawców gazu ziemnego jest to, że H₂S może niszczyć wykładziny rurociągów i zbiorników magazynowych. Dwutlenek węgla stwarza inny problem. Obniża wartość opałową gazu, zmniejszając tym samym jego jakość i efektywność.

Czy w biogazie występują szkodliwe związki?

Biogaz, odnawialny gaz ziemny pochodzący z materii organicznej, nie jest odporny na przenikanie H₂S, CO₂ i innych obcych gazów. Ponieważ jest on końcowym produktem szeregu reakcji chemicznych zachodzących bez dostępu tlenu, można by sądzić, że metan (CH₄) jest jedynym związkiem pozostałym po zakończeniu fermentacji beztlenowej. Nie jest tak. Bakterie, które rozkładają materiały organiczne — np. obornik, resztki jedzenia, martwe liście, ścieki — generują aktywność, która wytwarza inne substancje chemiczne, w tym CO₂ i H₂S. Poszczególne fazy fermentacji beztlenowej wytwarzają różne substancje. Hydroliza kończy się prostymi cukrami, aminokwasami i lotnymi kwasami tłuszczowymi. Acydogeneza również tworzy lotne kwasy tłuszczowe, wraz z amoniakiem, CO₂ i H₂S. Acetogeneza prowadzi do powstania kwasu octowego, wodoru i CO₂. Wreszcie, metan, CO₂ i woda pochodzą z metanogenezy.

Jak usuwane są zanieczyszczenia?

Kiedy gaz ziemny jest przesyłany do zakładu przetwórczego, oczyszczanie gazu z H₂S i CO₂ jest zadaniem numer jeden. Te „kwaśne gazy” są najczęściej traktowane roztworem aminowym, gdy gaz ziemny przepływa przez kolumnę. Pochodzące z amoniaku, cząsteczki amin w tym płynie wyciągają siarkowodór i dwutlenek węgla z przepływu gazu. Nazywa się to „słodzeniem” „kwaśnego gazu”. Innym niezawodnym środkiem do oczyszczania gazu jest technologia membranowa. Podstawowa koncepcja polega na tym, że kwaśne gazy przepływają przez syntetyczną membranę, która oddziela gazy o wysokiej przepuszczalności, tj. kwaśne gazy, od tych o niższej przepuszczalności — metanu. Oczyszczanie biogazu jest również możliwe za pomocą różnych technik. Bardzo skuteczną metodą jest stosowanie materiałów zawierających duże ilości tlenku żelaza: gleby allofanowej, gleby brunatnej i czarnego piasku. Przepuszczanie strumienia gazu przez te materiały wykazało niemal całkowitą eliminację H₂S z biogazu.