Výroba a čištění biometanu

Úpravou bioplynu vzniká biometan se širokými možnostmi využití. Přibližme si úpravu bioplynu a další informace, které by vás s touto tématikou mohly zajímat.

Bioplyn je typ chemického materiálu, který se skládá ze dvou nebo více polymerních molekul, které byly chemicky spojeny do jedné chemické látky. Může se také používat pro označení chemických sloučenin, které jsou složeny ze dvou nebo více různých typů polymerních molekul. Toho lze dosáhnout různými chemickými procesy, jako je míchání, chemická vazba a síťování. Bioplynové výrobky se obvykle používají v biomedicínských aplikacích, včetně náplastí a implantátů.

Bioplyn je biourýn, který se vzniká při anaerobní fermentaci organických látek. Jedná se především o metanu a dusík. Bioplyn se skládá z různých složek, jako je metan, oxid uhličitý, vodní pára, dusík a další. Bioplyn je velmi užitečný produkt, který se může použít například pro výrobu tepla, pro strojní energii, pro elektrickou energii a dokonce i pro dopravu.

Bioplyn se obvykle používá přímo jako palivo nebo se dopraví do nedalekých elektráren a zde se používá k výrobě elektrické energie. Pro použití bioplynu, ale musí být před úpravou, aby bylo možné jej použít šetrně. Úprava bioplynu, někdy také nazývána jako bioplynový stupeň, obvykle zahrnuje čištění, které se zabývá odštěpením nežádoucích látek, a provzoení, kterého se užívá pro zabezpečení správného poměru jednotlivých látek v bioplynu.

Čištění bioplynu obvykle zahrnuje odštěpení prachu, nečistot a také odstranění nežádoucích živin, jako jsou vápník, draslík a fosfor. Vzhledem k tomu, že bioplyn obsahuje vodní páru, musí být naladěn tak, aby se v případě potřeby mohl odpařit. K tomuto účelu se běžně ve firmách používá kondenzační zařízení. V závěru bychom měli zmínit upravovací moduly bioplynu. Tyto moduly se obvykle používají k vyrovnání poměru metanu a zabezpečení optimálních podmínek pro hoření bioplynu. Existují rozličné technologie, které se používají pro nastavení těchto modulů, jako například řízené boční mixování, elektronické míchání a další. Také musíte vzít v úvahu úroveň kontaminace situovanou v bioplynu, aby bylo možné zvolit optimální upravovací modul pro danou aplikaci.

Surový bioplyn je nutné očistit a tím ho zbavit nežádoucích složek, mezi které patří především voda, Co2, H2S, kyslík a další složky. Vyčištění se provádí s ohledem k jeho budoucímu použití.

Pro úpravu bioplynu na biometan lze využít různých technologických metod. Jednotlivé metody se od sebe liší v principu separace, ale také kompletností a kapacitními schopnostmi.

• adsorpce: Provádí se metodou střídání tlaků. Jde o technologii, u které nevzniká žádná odpadní voda. Před adsorpcí je nutné provést předodsiření.

Adsorpce je využívána k vyčištění bioplynu z jiných chladiv, popela a nečistot. Je nezbytné zajistit, aby byl bioplyn zbaven všech nečistot a aby bylo zajištěno vysoce kvalitní palivo. Tento proces může být prováděn s použitím materiálu s velmi vysokou kapacitou adsorpce. Během procesu se adsorpční materiál stále recykluje a vyměňuje. Některé adsorpční materiály mohou být kalcinovány a recyklovány, aby se produkovaly čisté, nezávadné palivové plyny. Výsledek je nízka produkce kontaminujících látek během spalování bioplynu.

• absorpce: Lze ji provést tlakovou vodní vypírku (vysoká spotřeba vody i elektřiny), chemickou vypírkou či nízkotlakovou absorpcí.
• membránová separace: Je postavená na rozdílné průchodnosti jednotlivých složek ve směsi. Membránové sítě jsou většinou vyráběné z polymerů.

Membránová separace je technologie používaná k oddělení některých plynů nebo prvků od ostatních. Její hlavní výhodou je její schopnost izolovat látky s vysokou účinností a přesností. Membránová separace je obecně používána k separaci bioplynu. Bio-plyn je směs plynů, které pocházejí ze zvířecího odpadu, zemědělských odpadů a jiných biomateriálů. Nejběžnější používanou membránovou separační technikou pro rozdělování bioplynu je membránová výměna iontů (ION-X), membránová odlučovací technika vysokého tlaku (TPS) a technika vakuové mikrofiltrační membrány. Inženýrům a výzkumníkům bylo úspěšně předloženo mnoho různých úspěšných membránových separačních metod, napříkladmikrofiltrační separace, mikroporézní membrány, membrány s organickou matricí, funkční polymery, ultra filtrační membrány atd., které pomáhají získat vysoce čistý bioplyn vysokým výtěžkem.

• nízkoteplotní rektifikace: Jedná se i vymrazování CO2 mající výrazně rozdílnou teplotu tuhnutí než metan. Tato metoda je energeticky velmi náročná.

nízkoteplotní rektifikace bioplynu pro CHP Na bioplyn by se mělo sáhnout s dostatečným předstihem, aby se mohlo provést odpovídající nízkoteplotní rektifikace bioplynu pro CHP. Prvním krokem je pořídit si přístrojovou soupravu potřebnou pro proces rektifikace bioplynu. Tento proces by se měl provádět ve spolupráci s odborníky na bioplyn a energetické zařízení. Po pořízení soupravy by se mělo začít s instalací a nastavením potřebných zařízení. Při instalaci je nutné se řídit podmínkami dle typu a velikosti instalace. Dalším krokem je příprava řídicího systému, který umožní regulovat proces nízkoteplotní rektifikace bioplynu pro CHP. Řídicí systém by měl být navržen tak, aby byly pokryty všechny specifické požadavky. Následně by se měla provedení příslušná údržba a kontrola přístrojové soupravy. Nakonec by se měla pro použití bioplynu pro CHP provést plná certifikace.

Biometan je (zjednodušeně řečeno) vyčištěný bioplyn, který je obnovitelným zdrojem energie. Díky němu je možná alespoň částečná náhrada ropných produktů.

Biometan by mohl podle zástupců Komory obnovitelných zdrojů energie do roku 2030 nahradit zemní plyn až ve čtvrtině českých domácností. Podívejte se na to, jak se biometan vyrábí a proč je často označován jako palivo budoucnosti.

Biometan je vyčištěný bioplyn obsahující alespoň 95 % metanu. Má srovnatelné vlastnosti jako zemní plyn, který je do České republiky dovážen převážně z Ruska. Biometan může představovat alternativu zemního plynu ve všech sférách využití. Místo zemního plynu jej lze nasadit bez nutnosti úprav technologií nebo jakýchkoliv dalších investic. Plynové kotle, domácí spotřebiče nebo vozidla jezdící na stlačený zemní plyn tak mohou okamžitě a bezproblémově pracovat právě díky biometanu.

Nutná kvalita využívaného biometanu je daná kvalitativními parametry. Ty jsou uvedené v technických pravidlech GAS TPG 902 02 „Jakost a zkoušení plynových paliv s vysokým obsahem metanu“.

Posuzovanými parametry jsou obsah metanu, vody, kyslíku, oxidu uhličitého, dusíku, vodíku, síry bez odorantů, merkaptanové síry bez odorantů, sulfanu bez odorantů, amoniaku. Dalšími parametry jsou ještě halogenové sloučeniny, organické sloučeniny křemíku a mlha, prach a kondenzáty.

Používání biometanu upravují i další vyhlášky, zákony a technická doporučení. Nejnovější je Vyhláška č. 108/2011 Sb. Přibližuje měření plynu, způsob stanovení náhrady škody při jeho neoprávněném odběru, uskladňování či při neoprávněné dodávce, přepravě atd.

Podstatnou výhodou biometanu je jeho obnovitelnost, ale také větší ekologičnost. Má nízké emise skleníkových plynů. Biometan nezpůsobuje ani kontaminaci půdy či spodních vod v případě havárií s následným únikem paliva. Na rozdíl od některých jiných obnovitelných zdrojů energie (např. ze slunce či větru), mohou mít bioplynové stanice stabilní výrobu po celý rok.

Biometan přináší i ekonomické výhody. Je levnější pohonnou hmotou a výhodnost spočívá i v tom, že se dá výrobou získat cca trojnásobek energie investované do výroby.

Z dalších výhod si uveďme jednoduchou distribuci k uživateli, lepší startování i v nízkých teplotách (při použití biometanu jako paliva), snížení závislosti na dovozu zemního plynu ze zahraničních zemí, zpracování i části komunálního odpadu, větší zaměstnanost v oblasti zemědělství atd.

Nevýhodou biometanu je především nedostatečná zkušenost s jeho výrobou. Jsou zde nutné také počáteční investice, a protože nejsou dopředu známé výsledky, investorů je méně. Nákladné je i čištění a další úprava bioplynu a problém je i s legislativou, která je zatím nedostatečná a v jednotlivých zemích Evropské unie se liší.

Česká bioplynová asociace (CzBA) je sdružení, které má být národní technickou platformou v oblasti výroby využití bioplynu. Asociace byla založená roku 2007 a má více než 60 členů. Mezi ně patří vědeckovýzkumné instituce, dodavatelé a výrobci technologií na výrobu bioplynu, provozovatelé bioplynových stanic atd.

CzBA je členem Evropské bioplynové asociace, Asociace NGV, Českého plynárenského svazu, České technologické platformy pro udržitelnou chemii a České technologické platformy pro biopaliva.

CzBA se podílí na tvoření legislativních opatření, činnosti různých expertních skupin, ale také se účastní na mezinárodních projektech.

CzBA přináší různé služby pro zájemce o bioplyn, investory a výzkumníky. Konkrétními službami jsou provozní poradenství, vzdělávání a osvěta, sběr a hodnocení statistických dat z oboru, zpracování specializovaných analýz trhu, asistence při investičním plánování, zprostředkování přímých kontaktů na klíčové aktéry oboru a legislativní poradenství.