От биогаза к биометану

Биогаз или биометан?

Биогаз и биометан, получаемые из органических отходов, являются возобновляемой альтернативой природному газу. Биогаз - это первый побочный продукт анаэробного сбраживания. Состоящий в основном из метана, он может быть использован для производства тепла или электроэнергии.

После обработки и очистки от других соединений, таких как диоксид азота_(CO2), диоксид кислорода _(O2), сероводород_(H2S)или водяной пар_(H2O), этот биогаз превращается в биометан. Это новое топливо обладает теми же свойствами, что и природный газ, а его дополнительное преимущество заключается в том, что оно способствует использованию "зеленой" энергии и снижает уровень выбросов парниковых газов, тем самым защищая окружающую среду благодаря усилиям по переходу на новые виды энергии во всем мире.

Как производится биогаз естественным путем?

Метанизация - это удивительный процесс, в котором используется природная сила бактерий для разложения и превращения ферментируемых веществ в биогаз. Это явление можно обнаружить, например, на болотах. Образующийся газ богат метаном - компонентом, который также содержится в ископаемом топливе.
Этот экологический процесс также позволяет превращать в биогаз различные органические материалы, такие как бумага и картон, пищевые отходы, побочные продукты жизнедеятельности растений, отходы животноводства, навоз и осадок сточных вод.

Что такое анаэробное сбраживание?

Установка анаэробного сбраживания отходов производит биогаз из органических веществ. Этот процесс происходит в резервуарах, называемых реакторами, ферментерами или метантенками, которые работают при температуре 35°C. Самые современные модели могут превращать отходы в возобновляемую энергию за считанные дни, а производительность составляет от 1 до 10 кубометров в день на каждый кубический метр переработанных отходов.

Установки по производству биогаза могут быть самых разных форм и размеров - от сельских ферм до огромных промышленных комплексов. Например, производительность небольшого сельскохозяйственного реактора может составлять всего 100 кубических метров, в то время как самые крупные установки вырабатывают десятки мегаватт.

Как на свалках производят биогаз?

Свалки, или ISDND (Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux), также являются источником биогаза. При разложении органических веществ образуется метан.

Отходы уплотняются и укладываются в ямы, называемые бункерами. Для достижения оптимальных результатов участок может быть герметизирован. Эти пространства заполняются несколькими метрами земли и пересекаются сетью горизонтальных дренажей, которые собирают образующийся биогаз, а вертикальные позволяют ему выходить на поверхность, чтобы регулярное брожение продолжалось в течение примерно двадцати пяти лет.

Предотвращение попадания метана _(CH4), мощного парникового газа, в атмосферу имеет большое значение для борьбы с изменением климата. Если метан не может быть извлечен, сжигание его в факелах является лучшей альтернативой, чем его выброс. При этом выделяется диоксид углерода_(CO2) - парниковый газ, который, по данным МГЭИК, оказывает в 28 раз меньшее воздействие на окружающую среду, чем метан.

Какие еще существуют процессы для получения биогаза?

Существуют и другие процессы производства биогаза, которые сегодня менее распространены, поскольку основаны на более современных технологиях, некоторые из которых еще не до конца отработаны.
Одним из примеров является получение биометана путем метанирования углекислого газа_(CO2) в реакции с водородом_(H2). Углекислый газ и водород производятся либо путем газификации биомассы из лигноцеллюлозных ресурсов, либо путем электролиза воды (power-to-gas).

Наконец, микроводоросли можно использовать в качестве основного или дополнительного сырья для реакции метанизации. Микроводоросли, выращиваемые в биореакторах, имеют то преимущество, что они не занимают сельскохозяйственных земель, поэтому не конкурируют с производством продуктов питания для животных и людей.

• Биогаз - этовозобновляемый источникэнергии, в отличие от ископаемых видов топлива, таких как природный газ. Иногда его называют "девственным газом". Для образования биогаза под землей требуется несколько миллионов лет, поэтому его количество вмасштабах человечества логически ограничено.
• Биогаз также называют возобновляемым, поскольку цикл его производства и использования непрерывен. Как только биомасса вырабатывается, ее можно собирать, преобразовывать и использовать. Затем она постоянно возобновляется в циклах, временные масштабы которых соответствуют человеческим или даже сезонным.
• Кроме того, биогаз является возобновляемым источником энергии, поскольку объемы парниковых газов, в основном углекислого газа_(CO2), выделяемых при преобразовании биогаза в энергию (по сути, при сжигании), эквивалентны объемам _CO2, присутствующим в атмосфере и поглощенным биомассой в процессе ее роста.
• Наконец, биогаз - это возобновляемый источник энергии, поскольку он производится и будет производиться в процессе метанизации или газификации наших пищевых, сельскохозяйственных и животных отходов . Люди и животные постоянно производят эти отходы.

Биогаз используется для производства тепла и электроэнергии.

Биогаз можно получать только в виде тепла, используя его в качестве топлива в котле. Однако чаще всего биогаз используется для производства как тепла, так и электроэнергии. Отсюда и термин "когенерация".

Электроэнергия, вырабатываемая когенерационной турбиной, используется для собственного потребления биогазовой установки, а излишки - большая часть выработанной энергии - продается дальше.

Тепло, получаемое при сжигании биогаза, часто используется для обогрева метантенка на биогазовой установке и в целом для улучшения энергетического баланса установки. Но это тепло также используется для :

• Отопление промышленных, общественных и жилых зданий
• Отопление теплиц для садоводства
• Производство микроводорослей
• Отопление животноводческих помещений
• Сушка древесины или кормов

Биогаз проходит обработку и очистку, после чего его можно закачивать в газовые сети в виде биометана.

Перед подачей биометана в сеть необходимо пройти несколько стадий очистки.

Основными процессами являются :

• Десульфуризация (устранение или значительное уменьшение количества сероводорода_H2S)
• Сушка (значительное снижение содержания влаги_H2O)
• Декарбонизация (отделение углекислого газа_CO2)

После очистки и доставки на станцию нагнетания биометан еще нужно :

• Пахнет как природный газ
• Молекула с сильным запахом серы, тетрагидротиофен (THT), добавляется в биометан, чтобы сделать установки и пользователей более безопасными.
• Проверено на соответствие действующим нормам по физико-химическим характеристикам
• Регулируемое давление
• Количественная оценка для определения соотношения биометана, закачиваемого в природный газ

Биогаз состоит из различных газов, пропорции которых зависят от сырья и способа его получения.

Газы в основном представляют собой :

• метан _(CH4)
• двуокись углерода_(CO2)
• кислород _(O2)
• водяной пар_(H2O)
• сульфид водорода_(H2S)
• силоксаны

Сколько метана (CH4) содержится в биогазе?

Метан - основной компонент биогаза. Это топливо, которое будет использоваться для получения энергии.

Биогаз содержит от 50 до 75 % _CH4.

Сколько углекислого газа (CO2) содержится в биогазе?

Углекислый газ - это побочный продукт биогаза, присутствующий в очень больших количествах, но не имеющий энергетической ценности. Для получения пригодного для использования биометана CO2 должен быть удален из биогаза различными методами. Однако он может быть сохранен, если биогаз регенерируется в виде тепла (котел) и/или электроэнергии (когенерация).

Биогаз содержит от 20 до 50 %_CO2.

Сколько кислорода (O2) содержится в биогазе?

Кислород присутствует в биогазе в относительно небольших, но значительных количествах. Биогаз содержит кислород, который осаждает часть сероводорода^(H2S) в метантенке.
Кроме того, поскольку его трудно удалить, определенное количество кислорода допускается в очищенном биогазе (биометане) перед его подачей в газовую сеть.

Биогаз содержит менее 1% _O2.

Сколько водяного пара (H2O) содержится в биогазе?

Сырой биогаз - это газ с высокой влажностью. Для защиты оборудования от коррозии необходимо осушить биогаз, обычно путем охлаждения.

Сырой биогаз насыщен влагой.

Сколько сероводорода (H2S) содержится в биогазе?

Сероводород - очень опасный и вредный газ. С одной стороны, это коррозионный газ, который образует серную кислоту в присутствии влаги и при сжигании в котлах или на ТЭЦ.
С другой стороны, низкие уровни_H2Sимеют сильный, характерный запах тухлых яиц. Поэтому его легко обнаружить. Но при более высоких концентрациях он оказывает более или менее обратимое воздействие на обоняние. Тогда он становится без запаха и тем более опасен, что больше не обнаруживается человеком естественным образом.

H2S, содержащийся в биогазе в концентрации 1500 ppm, становится смертельно опасным при вдыхании более минуты.

H2S может присутствовать в биогазе в очень больших количествах. Поэтому очень важно значительно снизить его содержание, независимо от того, какой метод используется для восстановления биогаза.

Биогаз обычно содержит более 100 ppm_H2S, а при ферментации некоторых видов отходов пищевой промышленности этот уровень может превышать 10 000 ppm.

Сколько силоксана содержится в биогазе?

Силоксаны, присутствующие в биогазе, представляют собой молекулы, полученные из кремния. Биогаз содержит силоксаны, когда его добывают на свалках (ISDND). Эти соединения могут повредить установки, так как после закачки в когенерационные двигатели или биогазовые котлы они стекленеют (превращаются в песок), вызывая значительные механические повреждения.

Биогаз может содержать до 50 ^мг/м3 силоксанов.

Состав биогаза можно измерить с помощью мультигазового анализатора биогаза, который непрерывно и точно определяет точное содержание различных газов, присутствующих в биогазе или биометане.

Важно измерять состав биогаза с помощью анализатора, чтобы обеспечить его оптимальное и эффективное использование. Анализ химического состава биогаза позволяет контролировать и оптимизировать производство биогаза путем количественного определения его различных компонентов. Анализ биогаза также обеспечивает безопасность людей и процессов, проверяя, присутствуют ли в смеси потенциально вредные газы.