Industry related topics
Jako wschodzące odnawialne źródło energii, biogaz obiecuje przyszłość bez niedoborów paliw czy zanieczyszczeń atmosfery. Produkt beztlenowej fermentacji materii organicznej, to medium generujące energię jest neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla, chroniąc tym samym środowisko przed szkodami wynikającymi ze spalania paliw kopalnych. Gdy substancje organiczne — np. obornik, gnijące liście, resztki jedzenia i rozkładające się zwłoki zwierząt — ulegają rozpadowi, reakcje chemiczne wytwarzają metan i dwutlenek węgla. Metan (CH₄) jest kluczowym składnikiem biogazu, choć obecne są również inne substancje chemiczne, które muszą zostać usunięte, aby oczyścić gaz do użytku. Wśród tych niepożądanych składników znajdują się siloksany.
Chemicznie, siloksany to łańcuchy atomów tlenu i krzemu. Po tlenie, krzem jest najobficiej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Kiedy te łańcuchy są rozszerzone, tworzą silikon lub polimery silikonowe. Są one powszechnie spotykane w plastikowych urządzeniach medycznych, kosmetykach, uszczelniaczach i klejach, ale lista zastosowań wykracza daleko poza te przykłady. Gęstości polimerów wahają się od gazu, przez ciecz, do żeli, gumy, pianek i akryli. Niewiele osób mogłoby powiedzieć, że nie używało pochodnych siloksanów w ciągu dnia. Pomimo całej ich wszechstronności, siloksany są problematyczne, jeśli chodzi o biogaz.
Pojazdy i maszyny przemysłowe — tj. silniki spalinowe, turbiny gazowe i kotły — cierpią z powodu obecności siloksanów w biogazie. Osady krzemionki z tych związków przylegają do łopatek, tłoków i głowic cylindrów. W ten sposób utrudniają pracę, degradują materiały składowe i zanieczyszczają wewnętrzne mechanizmy. Takie obciążenia mogą zmniejszyć wydajność silnika nawet o 20 procent. Chociaż biogaz ma ogromny potencjał jako alternatywne źródło wytwarzania energii, spadki wydajności mogą zniweczyć jego obietnicę. Dlatego usuwanie siloksanów jest absolutnie niezbędne.
Istnieje wiele sposobów, w jakie siloksany są oddzielane od biogazu. Wspólną cechą wszystkich z nich jest to, że możliwość szkodliwych osadów krzemionkowych jest neutralizowana.
Czasami nazywany węglem drzewnym aktywnym, węgiel aktywny jest przetwarzany w taki sposób, aby stworzyć niskociśnieniowe pory, które zwiększają powierzchnię węgla do adsorpcji lub transakcji chemicznych. [UWAGA: Adsorpcja ma miejsce, gdy cząsteczki gazu lub cieczy przylegają do powierzchni ciała stałego; nie należy jej mylić z absorpcją, gdzie cząsteczki przenikają przez powierzchnię absorbentu.] To czyni go doskonałym środkiem w systemie usuwania siloksanów. Badania pokazują, że czysty węgiel aktywny działa lepiej niż ten nasycony substancjami alkalicznymi.
Aktywny tlenek glinu jest medium absorpcyjnym. Podobnie jak węgiel aktywny, ta stała forma tlenku glinu jest porowata. W przeciwieństwie jednak do węgla drzewnego, przyjmuje cząsteczki siloksanów przez pory, nasycając się od wewnątrz. Biogaz przechodzi przez złoże aktywnego tlenku glinu, gdzie siloksany są zatrzymywane, a z którego wyłania się oczyszczony gaz. Następnie przepuszczenie gazu regeneracyjnego przez złoże umożliwia ponowne wykorzystanie aktywnego tlenku glinu do ekstrakcji siloksanów.
Obniżenie temperatury i ciśnienia biogazu pozwala mu skondensować się do cieczy, powodując w ten sposób osadzanie się i oddzielanie składników. Po osadzeniu, usuwanie siloksanów z biogazu jest osiągane w prosty sposób. Inne zanieczyszczenia, takie jak siarkowodór, są również często usuwane tą samą metodą.
W ten sam sposób, w jaki węgiel aktywny działa jako środek adsorpcyjny dla cząsteczek siloksanów, można stworzyć żywice syntetyczne, aby działały podobnie. Żywica jest zwykle ciałem stałym lub przynajmniej bardzo lepkim, o bardzo gęstej i kleistej konsystencji. Żywice są często pochodzenia roślinnego, ale są również produkowane syntetycznie poprzez usieciowanie łańcuchów polimerowych. Udowodniono, że ta procedura redukuje związki zanieczyszczające do poziomów niewykrywalnych.
Zarządzający składowiskami odpadów i technicy coraz częściej zwracają się ku płynnym absorbentom, takim jak stężony kwas azotowy lub kwas siarkowy, aby oczyścić biogaz do efektywnego spalania. Płyny te usuwają nie tylko siloksany, ale także dwutlenek węgla, siarkowodór, siarczek karbonylu i metanotiol. W wielu przypadkach płynne absorbenty mogą być używane w połączeniu z adsorpcją węglem aktywnym i kondensacją. Dobre wyniki wskazują, że synergia może istnieć między kombinacją technik usuwania.
Membrany wykazują obiecujące wyniki w oczyszczaniu biogazu z zanieczyszczeń, w tym siloksanów. W tym scenariuszu gaz przechodzi przez kolejne filtry, które wyłapują konkretne niepożądane związki gazowe, jednocześnie zatrzymując palny metan. Porowate membrany polimerowe umożliwiają przenikanie zanieczyszczeń, zapobiegając jednocześnie przenikaniu metanu. Koniec procesu daje prawie 100-procentowy metan.
Talk to a specialist
Masz pytania dotyczące usuwania siloksanów z Twojej instalacji biogazowej?
