{"id":2878,"date":"2023-09-12T12:32:22","date_gmt":"2023-09-12T12:32:22","guid":{"rendered":"https:\/\/agriportance.com\/?p=2878"},"modified":"2023-09-13T14:00:14","modified_gmt":"2023-09-13T14:00:14","slug":"uvod-do-hodnotoveho-retezce-vyroby-biometanu","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/agriportance.com\/cs\/blog\/uvod-do-hodnotoveho-retezce-vyroby-biometanu\/","title":{"rendered":"\u00davod do hodnotov\u00e9ho \u0159et\u011bzce v\u00fdroby biometanu"},"content":{"rendered":"

\u00davod do hodnotov\u00e9ho \u0159et\u011bzce v\u00fdroby biometanu<\/h1>\n\n\n\n

Biometan jako alternativa k e-mobilit\u011b<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Jak by bylo mo\u017en\u00e9 dostat se z bodu A do bodu B v klidu a bez po\u0161kozen\u00ed klimatu? Prvn\u00ed my\u0161lenka nab\u00edz\u00ed po\u0159\u00edzen\u00ed elektromobilu. K v\u00fdrob\u011b bateri\u00ed jsou v\u0161ak zapot\u0159eb\u00ed vz\u00e1cn\u00e9 zeminy, jako je dysprosium nebo neodym. K v\u00fdrob\u011b bateri\u00ed je t\u0159eba pou\u017e\u00edt i dal\u0161\u00ed prvky, jako je lithium nebo kobalt. T\u011bchto prvk\u016f je zpravidla nedostatek a maj\u00ed tak\u00e9 problematick\u00e9 dodavatele, jako je \u010c\u00edna v p\u0159\u00edpad\u011b vz\u00e1cn\u00fdch zemin nebo Kongo v p\u0159\u00edpad\u011b kobaltu. (Dicks, 2020)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Co te\u010f?<\/p>\n\n\n\n

Existuje alternativa, kter\u00e1 je \u0161etrn\u00e1 k \u017eivotn\u00edmu prost\u0159ed\u00ed a \u0161et\u0159\u00ed \u010das p\u0159i tankov\u00e1n\u00ed?<\/p>\n\n\n\n

Odpov\u011b\u010f zn\u00ed jednozna\u010dn\u011b ANO! Toto palivo se naz\u00fdv\u00e1 biometan. Co p\u0159esn\u011b biometan je, jak se vyr\u00e1b\u00ed a jak\u00e9 kroky jsou nutn\u00e9 k dosa\u017een\u00ed kone\u010dn\u00e9ho produktu, se dozv\u00edte v tomto \u010dl\u00e1nku.<\/p>\n\n\n\n

Dicks, H. (9. prosince 2020). Biometan - atraktivn\u00ed palivo pro p\u0159echod k mobilit\u011b.<\/a><\/p>\n\n\n\n

Krok \u010d. 1: p\u011bstov\u00e1n\u00ed\/v\u00fdroba biometanu na farm\u011b<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

P\u016fvod biometanu<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

To vyvol\u00e1v\u00e1 ot\u00e1zku: Jak p\u0159em\u011bnit zem\u011bd\u011blsk\u00fd hn\u016fj a obnoviteln\u00e9 suroviny na ekologick\u00e9 palivo?<\/p>\n\n\n\n

Nejd\u0159\u00edve jsou zbytky, NaWaRo, kejda a odpadn\u00ed materi\u00e1ly ze zem\u011bd\u011blsk\u00fdch podnik\u016f, kter\u00e9 jsou p\u016fvodci a producenty, shroma\u017e\u010fov\u00e1ny sb\u011bra\u010di, co\u017e jsou v\u011bt\u0161inou obchodn\u00edci nebo dodavatel\u00e9, a pot\u00e9 jsou dopravov\u00e1ny do bioplynov\u00e9 stanice. Tento krok je zn\u00e1zorn\u011bn na obr\u00e1zku 1.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n

Obr\u00e1zek 1 : 1. krok v hodnotov\u00e9m \u0159et\u011bzci (agriportance GmbH, 2022)<\/em><\/p>\n\n\n

Procesy v bioplynov\u00e9 stanici<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

V t\u00e9to rostlin\u011b doch\u00e1z\u00ed ke kva\u0161en\u00ed t\u011bchto l\u00e1tek. P\u0159i tvorb\u011b metanu mikroorganismy rozkl\u00e1daj\u00ed organick\u00e9 l\u00e1tky v bezkysl\u00edkat\u00e9m (anaerobn\u00edm) prost\u0159ed\u00ed a uvol\u0148uj\u00ed bioplyn. Jedn\u00e1 se o sm\u011bs plyn\u016f nasycenou vodn\u00ed p\u00e1rou, kter\u00e1 se v podstat\u011b skl\u00e1d\u00e1 z metanu (CH4) a oxidu uhli\u010dit\u00e9ho (CO2). Dal\u0161\u00edmi slo\u017ekami krom\u011b vodn\u00ed p\u00e1ry jsou stopov\u00e9 plyny, jako je dus\u00edk, kysl\u00edk, vod\u00edk, sirovod\u00edk a amoniak. V bioplynov\u00fdch stanic\u00edch a za\u0159\u00edzen\u00edch na v\u00fdrobu odpadn\u00edch plyn\u016f se tyto procesy anaerobn\u00ed fermentace technicky uplat\u0148uj\u00ed a bioplyn, kter\u00fd lze energeticky vyu\u017e\u00edt, se vyr\u00e1b\u00ed s nejvy\u0161\u0161\u00ed mo\u017enou \u00fa\u010dinnost\u00ed.<\/p>\n\n\n\n

Spole\u010dnost Grob dok\u00e1\u017ee vysv\u011btlit procesn\u00ed kroky bioplynov\u00e9 stanice ve \u010dty\u0159ech kroc\u00edch:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Hydrol\u00fdza: V prvn\u00edm kroku tvorby metanu rozkl\u00e1daj\u00ed zejm\u00e9na aerobn\u00ed bakterie pomoc\u00ed enzym\u016f slo\u017eit\u00e9 organick\u00e9 l\u00e1tky, jako jsou b\u00edlkoviny, sacharidy nebo tuky, na jednotliv\u00e9 molekuly. Mezi tyto produkty pat\u0159\u00ed aminokyseliny, mastn\u00e9 kyseliny nebo cukry.<\/li>\n\n\n\n
  2. Acidogeneze: Bezprost\u0159edn\u011b pot\u00e9 p\u0159evezmou dal\u0161\u00ed rozklad ve f\u00e1zi acidifikace kyselinotvorn\u00e9 fakultativn\u011b anaerobn\u00ed bakterie, a to p\u0159edev\u0161\u00edm na vod\u00edk, oxid uhli\u010dit\u00fd, mastn\u00e9 kyseliny a alkoholy. V p\u0159\u00edpad\u011b substr\u00e1t\u016f bohat\u00fdch na oleje a tuky vznikaj\u00ed v t\u00e9to f\u00e1zi tak\u00e9 H2S a NH3.<\/li>\n\n\n\n
  3. Acetogeneze: Produkty acidogeneze jsou d\u00e1le rozkl\u00e1d\u00e1ny v acetogenezi bakteriemi tvo\u0159\u00edc\u00edmi kyselinu octovou. Vznik\u00e1 kyselina octov\u00e1, CO2 a H2.<\/li>\n\n\n\n
  4. Metanogeneze: Metan, CO2 a voda vznikaj\u00ed z kyseliny octov\u00e9, CO2 a H2 pomoc\u00ed hydrogenotrofn\u00edch a metanogenn\u00edch arche\u00ed. (Martin Kaltschmitt, 2016)<\/a><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Tyto procesy jsou op\u011bt zn\u00e1zorn\u011bny na obr\u00e1zku 2.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Obr\u00e1zek 2: Anaerobn\u00ed rozklad organick\u00e9ho materi\u00e1lu na bioplyn (G fermentory, AB acetogenn\u00ed bakterie, HAB homoacetogenn\u00ed bakterie, SAO synthropn\u00ed acet\u00e1t oxid\u00e1tory, AM acetoklastick\u00e9 metanogeny, HM hydrogenotrofn\u00ed metanogeny) (Martin Kaltschmitt, 2016).<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Martin Kaltschmitt, H. H. (2016). Energie z biomasy. Springer.<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Krok \u010d. 2: Dal\u0161\u00ed zpracov\u00e1n\u00ed na bioplyn a n\u00e1sledn\u00e9 vtl\u00e1\u010den\u00ed do s\u00edt\u011b zemn\u00edho plynu<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Procesn\u00ed kroky bioplynu k dod\u00e1vk\u00e1m<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Aby bylo mo\u017en\u00e9 z bioplynu vyrobit biometan, mus\u00ed se sm\u011bs plynu vy\u010distit. K tomu doch\u00e1z\u00ed v za\u0159\u00edzen\u00edch na \u00fapravu bioplynu. Tento krok v hodnotov\u00e9m \u0159et\u011bzci je zn\u00e1zorn\u011bn na obr\u00e1zku 3.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Obr\u00e1zek 3: Krok 2 v hodnotov\u00e9m \u0159et\u011bzci biometanu (agriportance GmbH. (\u010derven 2022). Workshop_THG_Balancing_V.0.1.12.)<\/em><\/p>\n\n\n\n

    K \u00faprav\u011b se pou\u017e\u00edvaj\u00ed r\u016fzn\u00e9 procesy, nap\u0159\u00edklad aminov\u00e9 \u010di\u0161t\u011bn\u00ed, adsorpce tlakov\u00fdm v\u00fdkyvem nebo \u010di\u0161t\u011bn\u00ed tlakovou vodou (DWW):<\/p>\n\n\n\n

    Aminov\u00e9 pran\u00ed<\/h3>\n\n\n\n

    V p\u0159\u00edpad\u011b aminov\u00e9ho \u010di\u0161t\u011bn\u00ed jako chemick\u00e9ho absorp\u010dn\u00edho procesu je \u010di\u0161t\u011bn\u00ed podobn\u00e9 \u010di\u0161t\u011bn\u00ed tlakovou vodou. Zde bioplyn prot\u00e9k\u00e1 roztokem aminov\u00e9 vody v protiproudu za m\u00edrn\u011b zv\u00fd\u0161en\u00e9ho tlaku, p\u0159i\u010dem\u017e CO2 reaguje s prac\u00edm roztokem a p\u0159ech\u00e1z\u00ed do n\u011bj. Aminov\u00fd roztok dosahuje vy\u0161\u0161\u00edho zat\u00ed\u017een\u00ed ne\u017e voda, co\u017e sni\u017euje mno\u017estv\u00ed prac\u00edho prost\u0159edku, kter\u00fd mus\u00ed cirkulovat. Ods\u00e1van\u00fd vzduch obsahuje pouze mal\u00e9 mno\u017estv\u00ed metanu, tak\u017ee obvykle nen\u00ed nutn\u00e9 \u010di\u0161t\u011bn\u00ed chud\u00e9ho plynu. Jemn\u00e9 ods\u00ed\u0159en\u00ed se doporu\u010duje pro zachov\u00e1n\u00ed kapacity prac\u00edho v\u00fdkonu v dlouhodob\u00e9m horizontu. Aminov\u00e9 \u010di\u0161t\u011bn\u00ed je energeticky velmi n\u00e1ro\u010dn\u00e9, proto\u017ee k regeneraci aminov\u00e9ho roztoku je zapot\u0159eb\u00ed velk\u00e9 mno\u017estv\u00ed procesn\u00edho tepla. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Tlakov\u00e9 myt\u00ed<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Proces DWW vyu\u017e\u00edv\u00e1 rozd\u00edln\u00e9 rozpustnosti metanu a oxidu uhli\u010dit\u00e9ho ve vod\u011b p\u0159i r\u016fzn\u00fdch tlac\u00edch. P\u0159edt\u00edm stla\u010den\u00fd bioplyn proud\u00ed absorp\u010dn\u00ed kolonou zdola nahoru. Ta je obvykle konstruov\u00e1na jako reaktor s tryskov\u00fdm lo\u017eem, v n\u011bm\u017e voda proch\u00e1z\u00ed plynem v protiproudu. T\u00edmto zp\u016fsobem lze rozpustit z\u00e1kladn\u00ed a kysel\u00e9 slo\u017eky bioplynu, zejm\u00e9na oxid uhli\u010dit\u00fd a sirovod\u00edk, a odd\u011blit p\u0159\u00edpadn\u00fd prach a mikroorganismy. Vy\u010di\u0161t\u011bn\u00fd plyn opou\u0161t\u00ed kolonu s \u010distotou 90 a\u017e 99 obj.% metanu. Krom\u011b CO2 obsahuje odpadn\u00ed vzduch p\u0159ibli\u017en\u011b 1 obj.% metanu, kter\u00fd mus\u00ed b\u00fdt odd\u011blen pomoc\u00ed \u00fapravy chud\u00e9ho plynu. V porovn\u00e1n\u00ed s jin\u00fdmi procesy separace CO2 je pot\u0159eba elektrick\u00e9 energie vysok\u00e1 kv\u016fli cirkulaci prac\u00ed vody a nezbytn\u00e9 kompresi bioplynu. P\u0159edb\u011b\u017en\u00e9 su\u0161en\u00ed plynu nen\u00ed nutn\u00e9. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Tlakov\u00e1 adsorpce<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    P\u0159i adsorpci s tlakov\u00fdm v\u00fdkyvem (DWA) se sm\u011bsi plyn\u016f odd\u011bluj\u00ed adsorpc\u00ed na aktivn\u00edm uhl\u00ed, molekulov\u00fdch s\u00edtech nebo uhl\u00edkov\u00fdch molekulov\u00fdch s\u00edtech. P\u0159ed DWA je nutn\u00e9 su\u0161en\u00ed, jemn\u00e9 ods\u00ed\u0159en\u00ed a komprese bioplynu. Ochlazen\u00fd, dehydratovan\u00fd plyn pak proud\u00ed p\u0159es adsorbent (molekulov\u00e9 s\u00edto nebo aktivn\u00ed uhl\u00ed), na kter\u00e9m se adsorbuje CO2. Produktov\u00fd plyn bohat\u00fd na metan je pot\u00e9 expandov\u00e1n a veden do druh\u00e9 kolony, kde se adsorpce opakuje s p\u0159\u00edvodem okoln\u00edho vzduchu. Regenerace adsorbentu se prov\u00e1d\u00ed sn\u00ed\u017een\u00edm tlaku pomoc\u00ed v\u00fdv\u011bvy. Extrahovan\u00fd plyn bohat\u00fd na CO2 st\u00e1le obsahuje metan, a proto se mus\u00ed p\u0159iv\u00e1d\u011bt do do\u010di\u0161\u0165ov\u00e1n\u00ed chud\u00e9ho plynu. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Po\u017eadavky na vst\u0159ikov\u00e1n\u00ed biometanu<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Nicm\u00e9n\u011b biometan, kter\u00fd byl nyn\u00ed vy\u010di\u0161t\u011bn t\u011bmito procesy, mus\u00ed spl\u0148ovat r\u016fzn\u00e9 po\u017eadavky, ne\u017e m\u016f\u017ee b\u00fdt dod\u00e1v\u00e1n do s\u00edt\u011b zemn\u00edho plynu:<\/p>\n\n\n\n