Industry related topics
Biorąc pod uwagę pilną potrzebę walki ze zmianami klimatycznymi i dążenie do niezależności energetycznej, wszystkie siły ekonomiczne, naukowe i polityczne wzywają do większej efektywności paliwowej i innowacji energetycznych. Ponieważ gaz ziemny uchodzi za najbardziej przyjazne dla środowiska paliwo kopalne – choć niektórzy będą z tym polemizować – jednym ze sposobów, aby stał się bardziej ekonomicznym zasobem, jest recykling do przyszłego użytku. Proces recyklingu gazu ziemnego jest unikalny, a jego korzyści są wielorakie. Dlaczego jest to konieczne?
W porównaniu do ropy i węgla, gaz ziemny wyróżnia się jako najczystsze paliwo. Mimo to, nie jest on całkowicie czysty, zwłaszcza gdy metan (CH₄) – stanowiący 97 procent gazu ziemnego – pozostaje niespalony. Ten resztkowy metan jest głównym gazem cieplarnianym, znacząco przyczyniając się do globalnego ocieplenia. Recykling może w pewnym stopniu zaradzić temu problemowi. Ponadto, proces ten obniża ogólne koszty produkcji, a tym samym czyni produkt tańszym dla konsumenta. Z tej perspektywy pytanie nie brzmi, czy recyklingować gaz ziemny, ale jak to zrobić.
System recyklingu koncentruje się na wychwytywaniu surowego gazu ziemnego ze źródeł odnawialnych. Co to oznacza? Metan można pozyskiwać z innych źródeł niż złoża geologiczne. CH₄ jest również obfity, gdy materia organiczna ulega rozkładowi, co ostatecznie prowadzi do jego uwolnienia. Proces ten zachodzi, gdy materiałom organicznym brakuje tlenu, stąd termin „fermentacja beztlenowa”. Z reguły materia organiczna może być różnorodna, np. martwe zwierzęta, opadłe liście, odchody ptaków, resztki jedzenia, skoszona trawa czy zawartość ścieków, by wymienić tylko kilka składników substratu. Jednak obornik i składowiska odpadów są najlepiej znane z obfitego uwalniania CH₄.
Mówiąc o recyklingu, niekoniecznie mamy na myśli ponowne użycie tego samego materiału. Gaz ziemny jako paliwo kopalne powstaje przez eony, więc sam w sobie nie jest odnawialnym źródłem energii. Powstając ze skamieniałych zooplanktonu i fitoplanktonu, organizmy te osadzają się na dnie oceanu, a następnie mieszają się z materią nieorganiczną. Energia gazu ziemnego pochodziła ze światła słonecznego uwięzionego przez plankton. Oczywiście jest to ewolucja trwająca tysiąclecia, a nawet miliony lat. Więc o co chodzi z tym recyklingiem?
Wychwytując metan ze składowisk odpadów i lagun obornikowych – którego surową wersję nazywamy biogazem – producenci nie tylko pozyskują obfite źródło energii, ale także zapobiegają emisji CH₄ do atmosfery i powodowaniu szkód środowiskowych jako szkodliwego gazu cieplarnianego. Tak więc, podobnie jak recykling domowy, polega to na oddzielaniu wartościowych składników od śmieci. Pozyskiwanie metanu z odpadów to recykling biogazu, czyli oddzielanie wartościowego źródła energii od niepotrzebnych resztek.
Wychwytywanie metanu z materiałów organicznych nie jest niczym nowym. Biogaz był używany do zasilania lamp ulicznych w XIX wieku oraz do gotowania w biedniejszych krajach na całym świecie. Jednak technologia rozwinęła się do tego stopnia, że biogaz jest dostępny dla sieci elektrycznych i flot transportu publicznego. Fermentacja beztlenowa działa jednak tak, jak zawsze.
Biorąc za przykład obornik, odpady zwierzęce trafiają do zbiornika beztlenowego, gdzie zachodzi fermentacja. Pierwszą fazą jest hydroliza bakteryjna, w której najpierw rozkładane są nierozpuszczalne polimery. Następnie, w procesie acydogenezy, nowo użyteczne związki, czyli cukry i aminokwasy, są dalej przekształcane w dwutlenek węgla (CO₂), amoniak (NH₃), wodór (H) i kwasy organiczne. Po trzecie, acetogeneza przekształca kwasy organiczne w kwas octowy. Na koniec, metanogeny przekształcają NH₃, CO₂, H i kwas octowy w CH₄ i CO₂. Pozostaje tylko oczyścić metan z dwutlenku węgla i śladowych substancji.
Pozostały materiał to poferment. Jest on często syntetyzowany na nawóz, ściółkę i wiele innych zastosowań. Tymczasem metan wymaga przetwarzania w zależności od jego końcowego przeznaczenia. Jak wspomniano powyżej, technologia fermentatorów wciąż się rozwija i staje się coraz bardziej zaawansowana. Fermentatory dzielą się na cztery szerokie kategorie.
są szeroko stosowane w Stanach Zjednoczonych. Konstrukcja ta utrzymuje substrat w ciągłym mieszaniu, a ciepło w precyzyjnie optymalnych temperaturach. Zbiorniki są wykonane z betonu lub stali i przyjmują rozcieńczony substrat, aby ułatwić mieszanie.
otrzymują nowy surowiec (substrat) bez znacznego podgrzewania lub mieszania. Zbiorniki mają długi i wąski kształt. Fermentatory te występują głównie w gospodarstwach mlecznych, gdzie obornik jest zbierany poprzez zgarnianie.
stanowią rodzaj hybrydy między konstrukcjami z pełnym mieszaniem a fermentatorami przepływowymi. Regularne mieszanie jest obecne, ale rozcieńczanie substratu nie. Te fermentatory również najlepiej sprawdzają się w hodowli bydła mlecznego, a ich zbiorniki, podobnie jak w przypadku plug flow, znajdują się pod ziemią.
gromadzą materiał organiczny w pryzmie i opryskują ją drobnoustrojami oraz świeższym surowcem. Elastyczne worki znajdują się nad zawartością zbiornika i odbierają wznoszący się biogaz. Zgodnie z nazwą, fermentator suchy przetwarza surowiec o najwyższej zawartości części stałych. Jest szczególnie odpowiedni do odpadów roślinnych z podwórek.
Podsumowując, gaz ziemny nie podlega recyklingowi w tradycyjnym sensie. Zamiast tego, odnawialny gaz ziemny, biogaz, uzupełnia geologiczny gaz ziemny i jest dostępny w pozornie nieograniczonej ilości. To daje nadzieję na projekty zielonej energii.
Talk to a specialist
Pytania dotyczące recyklingu gazu dla Twojej instalacji?
