Zgazowanie biogazu

Zmiany klimatyczne i narastające problemy z gospodarką odpadami sprawiają, że biogaz staje się korzystnym, a nawet niezbędnym źródłem energii. Po pierwsze, spalanie biogazu – w przeciwieństwie do paliw kopalnych wydobywanych z głębi ziemi – nie przyczynia się do zwiększenia ilości dwutlenku węgla (CO₂) w atmosferze, ponieważ jego pochodzenie, czyli substrat, zawiera już węgiel pobrany z atmosfery. Co więcej, biogaz jest pozyskiwany z substratów, które w większości są składowane na wysypiskach lub w inny sposób wyrzucane: resztek i produktów ubocznych żywności; obornika i odchodów zwierzęcych; szlamu i ścieków; oraz gnijącej roślinności. Jak jednak te niepożądane substancje stają się energią?

Zgazowanie biogazu

Niezależnie od tego, czy wykorzystuje się paliwa kopalne, czy bardziej ekologiczną materię organiczną – jak w przypadku biogazu – producenci energii dążą do wydobycia gazów do spalania. W elektrowniach to spalanie napędza energię mechaniczną, która po namagnesowaniu jest przekształcana w energię elektryczną. Zgazowanie było siłą napędową rewolucji przemysłowej i późniejszego impetu w kierunku nowoczesności. Jednak połączenie substancji geologicznej lub biologicznej z gazami zapalnymi wymaga serii specyficznych reakcji chemicznych. W przypadku ropy naftowej lub węgla, materiał wsadowy jest podgrzewany do ponad 650 stopni Celsjusza, podczas gdy tlen i para wodna są ściśle kalibrowane, aby nie doszło do spalania. Gaz uwolniony w tej transakcji nazywany jest gazem syntezowym – w skrócie syngazem. Gaz ten zawiera zarówno CO₂ i tlenek węgla (CO), jak i azot (N₂) oraz wodór (H₂). Może być zapalony w wyższej temperaturze niż niezgazowany węgiel lub ropa.

Biogaz, biomasa i produkcja energii

Ściśle mówiąc, materiały organiczne, z których pochodzi biogaz, można uznać za biomasę. Jednak prawidłowo rozumiana biomasa jest sama w sobie spalana w celu uzyskania energii, podczas gdy substrat, który daje początek biogazowi, przechodzi długą sekwencję reakcji znaną jako fermentacja beztlenowa. W tym procesie nie ma tlenu, a jego brak umożliwia specyficznym bakteriom działanie na materiały organiczne. Ta praca, trwająca wiele dni, prowadzi do uwalniania CO₂, metanu (CH₄) i szeregu innych związków o niższej zawartości. Jak wskazano, biomasa jest zgazowywana za pomocą – przynajmniej częściowo – tlenu. Natomiast biogaz może powstawać tylko w procesie pozbawionym tlenu. Ponadto biomasa jest zazwyczaj uprawiana w celu pozyskania alternatywnego paliwa i energii; biogaz pochodzi w dużej mierze z substancji organicznych, które w przeciwnym razie zostałyby wyrzucone.

Zanieczyszczenia gazowe

Gazy powstające ze spalania biogazu obejmują szkodliwe wyziewy i cząstki stałe, takie jak smoły, metale alkaliczne, chlor i związki azotu. Surowy biogaz jest często zanieczyszczony siarkowodorem, siloksanami i innymi żrącymi chemikaliami. W zależności od ostatecznego przeznaczenia biogazu lub zgazowanej biomasy, oczyszczanie musi być przeprowadzane zgodnie z jednym lub kilkoma reżimami: oczyszczanie wodne, absorpcja aminowa, adsorpcja na węglu aktywnym, filtry ze złożem węglowym i skrubery olejowo-bio.