Biometan i biogenny CO2 z biogazu
Obecna trudna sytuacja geopolityczna na świecie, Europejski Zielony Ład i związana z nim strategia UE na rzecz ograniczenia emisji metanu są silnym impulsem do stosowania i poszukiwania nośników energii stanowiących alternatywę dla paliw kopalnych. Jednym z takich nośników jest biometan, który może być pozyskiwany w wyniku rozdziału biogazu, wykorzystywanego najczęściej w miejscu wytwarzania do skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepła.
Rynek biometanu w Polsce jest u progu rozwoju, któremu mają sprzyjać przygotowywane zmiany legislacyjne oraz planowane inwestycje w tym obszarze. W naszym kraju istnieje pilna potrzeba opracowywania i wdrażania rodzimych technologii biometanowni, które będą znacznie tańsze niż oferowane rozwiązania zza granicy, a przy tym uniwersalne w zakresie wsadu do instalacji i bezodorowe. Umożliwią one pozyskanie wysokiej jakości bionawozu, biometanu i bioCO2. Integralną częścią takiej biometanowni jest węzeł separacji biogazu pozwalający uzyskać biometan i bioCO2 o wysokich czystościach. Pożądaną cechą węzła separacyjnego powinna być też możliwość jego implementacji w działających biogazowniach, co pozwoliłoby, w razie potrzeby, na ich proste przekształcenie w biometanownię.
Aktualnie na rynku dostępne są różne rozwiązania technologiczne w zakresie uzdatniania biogazu do biometanu, najczęściej oparte o techniki membranowe i adsorpcyjne. Jakkolwiek są to rozwiązania dojrzałe, to wysoki koszt ich implementacji może być barierą w rozwoju rynku biometanowego w Polsce. Ponadto technologie te często są optymalizowane pod kątem uszlachetniania samego biometanu, natomiast CO2, będący drugim głównym składnikiem biogazu, traktowany jest jak gaz odpadowy. Warto zwrócić uwagę, że dwutlenek węgla o odpowiedniej czystości, który można pozyskiwać z biogazu równolegle z bioCH4, staje się gazem użytecznym i ma liczne zastosowania, np. w ogrodnictwie, medycynie lub przemyśle spożywczym. Jego sprzedaż znacząco poprawiłaby ekonomię funkcjonowania biometanowni.
W Instytucie Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk od wielu lat trwają prace nad rozwijaniem nowoczesnych technik separacji mieszanin gazów. Korzystając z doświadczeń zdobytych podczas prac nad technologiami wychwytu dwutlenku węgla ze spalin, opracowano koncepcję hybrydowego, adsorpcyjno-membranowego procesu do rozdziału biogazu na dwa użyteczne strumienie: biometanu i bioCO2. Biometan, o składzie pozwalającym na jego zatłaczanie do sieci gazowej, jest wytwarzany w pierwszym, adsorpcyjnym węźle procesu hybrydowego. W zależności od składu biogazu adsorbentem mogą być dostępne komercyjnie sita zeolitowe lub węglowe.
Oprócz biometanu w węźle adsorpcyjnym wytwarza się również strumień wstępnie zatężonego CO2. Gaz ten kierowany jest do węzła membranowego, z którego, po jego dalszym uzdatnieniu, uzyskuje się strumień biogennego CO2 o wysokiej czystości. Otrzymany dodatkowy strumień odpadowy, zawierający wciąż pewne ilości składników biogazu, zawracany jest na wlot do układu hybrydowego, co pozwala na zamknięcie obiegu rozdziału biogazu i uzyskanie wysokiego (>99 proc.) odzysku obu kluczowych składników. Zużycie energii w opracowanym hybrydowym procesie rozdziału biogazu na dwa użyteczne produkty nie przekracza 0,3 kWh/m3 biogazu i jest porównywalne z dostępnymi na rynku technologiami uzdatniania biogazu do biometanu. Należy podkreślić, że adsorpcyjne i membranowe procesy separacji gazów są bezodpadowe i bezpieczne dla środowiska.
Zdjęcia: IICh
Dodaj komentarz