Fra biogass til biometan belyser prosessen med å omdanne biogass til biometan. Denne økologiske og bærekraftige prosessen forvandler organisk avfall til fornybar, grønn energi. Det bidrar til å redusere klimagassutslippene og gir en ekstra ren energiressurs.
Biogass og biometan, produsert av organisk avfall, er fornybare alternativer til naturgass. Biogass er det første biproduktet fra et anlegg for anaerob nedbrytning. Den består hovedsakelig av metan og kan brukes til å produsere varme eller elektrisitet.
Når den samme biogassen er behandlet og renset for andre forbindelser som nitrogendioksid(CO2), oksygendioksid (O2), hydrogensulfid (H2S)og vanndamp(H2O), blir den til biometan. Dette nydannede drivstoffet har de samme egenskapene som naturgass, men har i tillegg den fordelen at det fremmer bruken av grønn energi samtidig som det reduserer klimagassutslippene og dermed beskytter miljøet gjennom det globale energiomstillingsarbeidet.
Metanisering er en fantastisk prosess som bruker bakterienes naturlige kraft til å bryte ned og omdanne gjærbart materiale til biogass. Dette fenomenet finnes for eksempel i myrer. Gassen som dannes, er rik på metan, en komponent som også finnes i fossilt brensel.
Denne økologiske prosessen omdanner også ulike organiske materialer som papir og papp, matrester, plantebiprodukter, animalsk avfall, slam, gjødsel og kloakkslam til biogass.
Et anlegg for anaerob nedbrytning av avfall produserer biogass fra organisk materiale. Prosessen foregår i tanker som kalles reaktorer, fermentorer eller råtnetanker, og som holder en temperatur på 35 °C. De nyeste versjonene kan omdanne avfall til fornybar energi i løpet av få dager, med en estimert produksjon på mellom 1 og 10 kubikkmeter per dag for hver kubikkmeter behandlet avfall.
Biogassproduksjonsenheter finnes i alle former og størrelser, fra gårdsbruk på landsbygda til store industrikomplekser. En liten råtnetank i landbruket kan for eksempel produsere bare 100 kubikkmeter, mens de største anleggene produserer flere titalls megawatt.
Deponier, eller ISDND (Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux), er også en kilde til biogass. Når organisk materiale brytes ned, produseres det metan.
Avfallet komprimeres og deponeres deretter i groper, såkalte binger. For å sikre optimale resultater kan området også forsegles. Disse rommene fylles med flere meter jord og krysses av et nettverk av horisontale avløp som samler opp biogassen som produseres, mens de vertikale avløpene sørger for at biogassen når overflaten slik at den kan gjære regelmessig i rundt 25 år.
Å forhindre at metan (CH4), en kraftig klimagass, kommer ut i atmosfæren, er avgjørende i kampen mot klimaendringene. Når metan ikke kan gjenvinnes, er fakling et bedre alternativ enn å slippe den ut. Da frigjøres karbondioksid(CO2), en klimagass som ifølge FNs klimapanel har 28 ganger mindre innvirkning på miljøet enn metan.
Det finnes andre biogassproduksjonsprosesser som er mindre utbredt i dag, ettersom de er basert på nyere teknologi, hvorav noen ennå ikke er helt modne.
Et eksempel er produksjon av biometan ved metanisering av karbondioksid(CO2) i reaksjon med hydrogen(H2). Karbondioksidet og hydrogenet produseres enten ved gassifisering av biomasse fra lignocelluloseholdige ressurser eller ved elektrolyse av vann (power-to-gas).
Endelig kan mikroalger brukes som en primær eller komplementær innsatsfaktor i metaniseringsreaksjonen. Dyrket i bioreaktorer har mikroalger den fordelen at de ikke legger beslag på jordbruksarealer og dermed ikke konkurrerer med produksjon av mat til dyr eller mennesker.
For å produsere biogass via en metaniseringsprosess må det samles inn fermenterbare råvarer. Disse råvarene, også kjent som organisk materiale, er hovedsakelig avfall fra landbruket, kommunalt avfall og matavfall, men også kloakkslam og plantemateriale generelt.
De viktigste avsetningsmulighetene for biogassen som genereres ved nedbrytning av organisk materiale, er kraftvarmeproduksjon, som produserer både varme og elektrisitet, og biometan, som injiseres i naturgassnettet for å komplettere energimiksen og dermed støtte den økologiske omstillingen.
Biogass brukes til å produsere varme og elektrisitet.
Biogass kan gjenvinnes i form av varme utelukkende ved å bruke den som drivstoff i en kjele. Det vanligste er imidlertid at biogassen brukes til å produsere både varme og elektrisitet. Derav begrepet kraftvarmeproduksjon.
Elektrisiteten som produseres av kraftvarmeturbinen, brukes til biogassanleggets eget forbruk, og overskuddet - det meste av strømmen som produseres - selges videre.
Varmen som produseres ved forbrenning av biogass, brukes ofte til å varme opp råtnetanken på biogassanlegget, og mer generelt til å forbedre anleggets energibalanse. Men denne varmen brukes også til :
Biogassen behandles og renses slik at den kan injiseres som biometan i naturgassnettet.
Det kreves flere rensetrinn før biometan kan injiseres i nettet.
De viktigste prosessene er :
Når biometanet er renset og transportert til injeksjonsstasjonen, må det fortsatt :
Biogass består av ulike gasser, og andelene varierer avhengig av råstoffene og produksjonsmetoden.
Gassene er i hovedsak :
Metan er hovedkomponenten i biogass. Det er drivstoffet som skal brukes til å skape energi.
Biogass inneholder 50 % til 75 % CH4.
Karbondioksid er et biprodukt av biogass, som finnes i svært store mengder, men som ikke har noen energiværdi. CO2 må fjernes fra biogassen ved hjelp av ulike metoder for å generere brukbar biometan. Den kan imidlertid beholdes hvis biogassen gjenvinnes i form av varme (kjele) og/eller elektrisitet (kraftvarme).
Biogass inneholder mellom 20 % og 50 %CO2.
Oksygen er til stede i biogass i relativt små, men betydelige mengder. Biogass inneholder oksygen, som feller ut noe av hydrogensulfidet(H2S) i råtnetanken.
I tillegg tolereres en viss mengde oksygen i den rensede biogassen (biometan) før den injiseres i naturgassnettet, fordi det er vanskelig å fjerne det.
Biogass inneholder mindre enn 1 % O2.
Rå biogass er en svært fuktig gass. Det er nødvendig å tørke biogassen, vanligvis ved kjøling, før oppgradering for å beskytte utstyret mot korrosjon.
Den rå biogassen er mettet med fuktighet.
Hydrogensulfid er en svært farlig og skadelig gass. På den ene siden er det en etsende gass som genererer svovelsyre i nærvær av fuktighet og ved forbrenning i kjeler eller kraftvarmeverk.
På den andre siden avgir lave nivåer avH2Sen sterk, karakteristisk lukt av råtne egg. Dette gjør den lett å oppdage. Men ved høyere konsentrasjoner påvirkes luktesansen på en mer eller mindre reversibel måte. Da blir den luktfri, og desto farligere fordi den ikke lenger oppdages naturlig av mennesker.
H2S i biogass med 1500 ppm blir dødelig ved innånding i mer enn ett minutt.
H2S kan forekomme i svært store mengder i biogass. Det er derfor viktig å redusere innholdet betydelig, uansett hvilken metode som brukes for å gjenvinne biogassen.
Biogass inneholder vanligvis mer enn 100 ppmH2S, og dette nivået kan overstige 10 000 ppm når visse typer avfall fra næringsmiddelindustrien fermenteres.
Siloksanene i biogass er molekyler som stammer fra silisium. Biogass inneholder siloksaner når den utvinnes fra deponier (ISDND). Disse forbindelsene kan skade installasjoner, ettersom de forglasses (omdannes til sand) når de injiseres i kraftvarmemotorer eller biogasskjeler og forårsaker betydelige mekaniske skader.
Biogass kan inneholde opptil 50 mg/m3 siloksaner.
Biogassens sammensetning kan måles ved hjelp av en multigassbiogassanalysator som kontinuerlig og nøyaktig kvantifiserer de nøyaktige nivåene av de ulike gassene i biogassen eller biometanen.
Det er viktig å måle biogassens sammensetning ved hjelp av en analysator for å sikre at den utnyttes optimalt og effektivt. Analyse av biogassens kjemiske sammensetning gjør det mulig å kontrollere og optimalisere biogassproduksjonen ved å kvantifisere de ulike komponentene. Biogassanalyse ivaretar også sikkerheten for mennesker og prosesser ved å kontrollere om det finnes potensielt skadelige gasser i blandingen.
