Industry related topics
Metan jest gazem cieplarnianym, który w pewnym stopniu odpowiada za zanieczyszczenie atmosfery i komplikacje związane ze zmianami klimatycznymi. Jednocześnie jest to gaz odnawialny, który stanowi obfite alternatywne źródło wytwarzanej energii, a także ekologiczny sposób napędzania pojazdów. Co najważniejsze, jest on bardziej dostępny i łatwiejszy do uzyskania niż gaz ziemny ze złóż geologicznych. Jednak — podobnie jak gaz ziemny, ropa naftowa czy węgiel — biogaz w swojej najczystszej postaci zawiera związki chemiczne, które hamują ekonomikę, wydajność i, co najważniejsze, bezpieczeństwo. Skruber do biogazu jest rozwiązaniem na te niepożądane substancje.
Istotą biogazu jest metan, czyli CH₄, bezbarwny, bezwonny gaz cieplarniany. Zatem, gdy CH₄ występuje w obfitości w atmosferze, zatrzymuje ciepło przed rozproszeniem i nasila globalne ocieplenie oraz zmiany klimatyczne. Mniej obfity i mniej długotrwały niż dwutlenek węgla (CO₂), metan jest jednak bardziej groźnym gazem cieplarnianym niż jakikolwiek inny. Wszystko to jednak sprawia, że CH₄ ma ogromny potencjał energetyczny. Oczyszczony biogaz zasila obecnie regionalne sieci energetyczne i systemy transportu publicznego. To dowodzi, że metan z biogazu, po wychwyceniu, jest atutem środowiskowym, a nie obciążeniem.
Jak to się dzieje? Rozważmy ten fakt: niektóre szacunki wskazują, że 15% emisji gazów cieplarnianych pochodzenia ludzkiego wynika z wzdęć bydła. Czym to jest, jeśli nie produktem trawienia, tzn. rozkładania substancji w celu tworzenia różnych związków chemicznych. Tak dzieje się w przypadku fermentacji beztlenowej. Proces ten wytwarza metan ze wszelkiego rodzaju odpadów: kompostu, ścieków, obornika, składowisk, martwych gałęzi drzew, padłych zwierząt itp. W dobie, gdy zarządzanie odpadami jest rosnącym czynnikiem stresu środowiskowego, fermentacja beztlenowa — która zachodzi naturalnie lub w wyniku intencji człowieka — rozwiązuje problemy ekologiczne zarówno lądu, jak i atmosfery.
Zaprojektowany przez ludzi, fermentator beztlenowy przyjmuje dowolny z wymienionych powyżej surowców — zwanych również substratem — i zamyka go w zbiorniku pozbawionym tlenu. Po takim odizolowaniu i podgrzaniu do różnych temperatur, materia organiczna przechodzi przez kilka faz rozkładu za pomocą bakterii. Pod koniec tego procesu, substrat wydziela CH₄, CO₂ i domieszkę innych związków w śladowych ilościach. Jest to biogaz, który jest kierowany do innego zbiornika w celu wychwycenia i przechowywania. Reszta surowca to poferment, przeznaczony do późniejszego wykorzystania jako nawóz lub podściółka dla zwierząt. Tymczasem przyszłość wychwyconego biogazu zależy od jego przetwarzania. W postaci, w jakiej występuje po fermentacji, biogaz nie jest jeszcze gotowy do użycia.
Surowy biogaz to metan plus — plus CO₂, siarkowodór (H₂S), siloksany, merkaptany i dwutlenek siarki, między innymi. W różnym stopniu, te chemikalia zmniejszają efektywność biogazu jako źródła energii i mogą uszkodzić zdolność transportu i magazynowania. Niektóre z nich są toksyczne dla zdrowia ludzkiego. Nie trzeba dodawać, że producenci biogazu muszą je usuwać, aby ich gaz był bezpieczny i wydajny dla konsumentów. Procedury oczyszczania zależą w dużej mierze od ostatecznego zastosowania biogazu. Dla uproszczenia, rozważamy najbardziej kompleksowe, pełne uzdatnianie.
Szereg różnych mechanizmów służy do usuwania destrukcyjnych związków z surowego biogazu. Z najbardziej efektywnych, roztwór wodorotlenku wapnia, czyli wapna gaszonego, może usuwać zarówno CO₂, jak i H₂S w warunkach wysokiego ciśnienia, niskiej temperatury i wysokiego pH. Wykorzystując adsorpcję, węgiel aktywny jest silnym środkiem do usuwania CO₂, jednocześnie przekształcając H₂S w czystą siarkę. Siarczek żelaza również usuwa H₂S z mieszaniny.
Para wodna jest kolejną szkodliwą substancją w surowym biogazie. Zmniejszając wartość opałową biogazu, H₂O tym samym obniża wydajność energetyczną silników napędzanych biogazem. Zatem, choć nie jest toksyczna jak H₂S, para wodna jest jednak przeszkodą w efektywnym działaniu. Solidny system płukania biogazu zwykle spręża parę, schładza ją i pozwala jej wytrącić się z biogazu. Inne sposoby na pozbycie się pary H₂O to adsorpcja żelem krzemionkowym; glikol i sole higroskopijne w wysokiej temperaturze; oraz sita, które mogą wychwytywać cząsteczki wody. Wszystkie okazują się skutecznymi elementami płukania.
Czy jedna, czy każda metoda płukania jest konieczna, zależy od początkowego surowca; procesu fermentacji beztlenowej; i celu biogazu. Rodzaj fermentacji beztlenowej, w tym kontekście, odnosi się do poziomu ciepła zastosowanego w zbiorniku fermentacyjnym.
około 20 stopni Celsjusza
między 35 a 40 stopni Celsjusza
między 52 a 60 stopni Celsjusza
Oczywiście, różnice w cieple będą również zależeć od substratu i celu. Zatem, każdy z elementów systemu skruberowego biogazu jest, w pewnym sensie, dopasowany do siebie nawzajem.
Łatwość pozyskania biogazu w porównaniu z geologicznym gazem ziemnym uzupełnia ogólne korzyści środowiskowe tego odnawialnego gazu ziemnego. Jednak metan z biogazu jest plonem, który daje wiele metaforycznych chwastów. Są to związki chemiczne, które hamują ostateczną wydajność gazu, jeśli nie zostaną usunięte. Na szczęście istnieje wiele sposobów na usunięcie tych szkodliwych substancji z użytecznego metanu. Niektóre z nich obejmują zastosowanie cieczy; inne wykorzystują adsorpcję na ciałach stałych. Po zakończeniu tego procesu, biogaz staje się bardzo praktycznym i przyjaznym dla środowiska źródłem obfitej energii.
Talk to a specialist
Pytania dotyczące systemów oczyszczania biogazu dla Twojego zakładu?
