Hoe wordt biomethaan geproduceerd?

Productie van biomethaan

De productie van biomethaan is een veelbelovend proces dat zowel ecologische als economische voordelen biedt. Biomethaan wordt geproduceerd uit biologisch afval en kan worden gebruikt als hernieuwbare brandstof in verschillende toepassingen.

Biomethaan wordt voornamelijk verkregen uit organisch materiaal zoals landbouwafval, voedselafval, rioolslib en andere biologische bronnen. Dit afval wordt behandeld in een anaerobe vergistingsinstallatie. Hierbij komt het methaangas vrij.

Substraten | Aankoop van biomassa

De eerste fase bestaat uit het identificeren en verkrijgen van geschikte biomassabronnen. Er kunnen verschillende substraten worden gebruikt om biomethaan te produceren. Hier volgen enkele voorbeelden:

Organisch afval: Een veel voorkomende bron van biomethaan is organisch afval zoals keukenafval, tuinafval, landbouwafval en voedselafval. Deze kunnen worden gebruikt in zogenaamde vergistingsinstallaties of biogasinstallaties om biomethaan te produceren.
EnergiegewassenBepaalde plantensoorten die specifiek worden geteeld voor energieproductie kunnen worden gebruikt als substraat voor de productie van biomethaan. Voorbeelden zijn maïs, gras, luzerne en bieten. Deze planten worden geoogst en vergist in biogasinstallaties.
Drijfmest en mest: Dierlijke uitwerpselen zoals drijfmest en mest zijn ook geschikte substraten voor de productie van biomethaan. In combinatie met andere organische materialen kunnen ze worden gebruikt in biogasinstallaties om biomethaan te produceren.
Industrieel afval: Sommige industrieën produceren organisch afval dat kan worden gebruikt voor de productie van biomethaan. Voorbeelden zijn voedselverwerkingsafval, afval van de drankenindustrie en afval van de papier- en pulpindustrie.
Zuiveringsslib: Zuiveringsslib, een bijproduct van afvalwaterbehandeling, kan ook worden gebruikt voor de productie van biomethaan. Door zuiveringsslib in biogasinstallaties te gebruiken, kan niet alleen biomethaan worden geproduceerd, maar kan het zuiveringsslib ook worden afgevoerd terwijl het methaangas dat anders in de atmosfeer zou ontsnappen, wordt opgevangen.

Er zijn andere potentiële substraten voor de productie van biomethaan en de keuze hangt af van de beschikbaarheid, de lokale omstandigheden en de technische capaciteit. Het is belangrijk om de substraten zorgvuldig te selecteren om een efficiënte en duurzame productie van biomethaan te garanderen.

Voorbehandeling van substraten of biomassa

De biomassa wordt in deze fase voorbehandeld om ze voor te bereiden op het fermentatieproces. Dit kan versnipperen, breken of malen zijn om het oppervlak te vergroten en de afbraak te vergemakkelijken.

Anaërobe gisting

De sleutel tot de productie van biomethaan is anaerobe vergisting. De natuurlijke micro-organismen in het afval breken de organische materialen af en produceren daarbij methaangas. De voorbehandelde biomassa wordt in een anaerobe vergister geplaatst, ook wel biogasreactor of bioreactor genoemd. De vergister is een gesloten systeem dat voorkomt dat zuurstof binnendringt.

De biomassa wordt vergist met behulp van anaerobe micro-organismen, in het bijzonder methaanproducenten. Deze micro-organismen breken de organische verbindingen in de biomassa af en produceren methaan (CH4) als hoofdbestanddeel van het biogas.

De fermentor

Om optimale omstandigheden voor de micro-organismen te creëren, wordt de fermentor op een bepaalde temperatuur gehouden (meestal tussen 35°C en 55°C, afhankelijk van de micro-organismen). Daarnaast wordt de inhoud van de fermentor in beweging gehouden voor een gelijkmatige verdeling van micro-organismen en voedingsstoffen. Tijdens het fermentatieproces breken de micro-organismen de biomassa af en zetten deze om in biogas.

Het biogas bestaat voornamelijk uit methaan (50-75%), koolstofdioxide (25-50%) en sporen van andere gassen zoals stikstof, waterstof en waterstofsulfide. Het fermentatieproces kan enkele weken tot maanden duren, afhankelijk van het type biomassa en de omstandigheden in de fermentor.

Voorbereiding en reiniging

Na anaerobe fermentatie bevat het geproduceerde gas naast methaan ook andere onzuiverheden zoals koolstofdioxide, water en zwavelverbindingen. Om het biomethaan bruikbaar te maken voor verschillende toepassingen, moet het worden gezuiverd en bevrijd van deze onzuiverheden. Dit proces staat bekend als zuivering en omvat stappen als ontvochtiging en ontzwaveling.

Het kooldioxide (CO2) wordt dan uit het biogas verwijderd om het methaangehalte te verhogen. Dit kan worden bereikt met verschillende methoden, zoals pressure swing adsorptie, waterwassing of membraanscheiding.

Teruglevering en gebruik

Het gezuiverde biomethaan kan worden getransporteerd in bestaande aardgaspijpleidingen en worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, warmte te leveren of als brandstof. Het is een klimaatvriendelijk alternatief voor conventionele fossiele brandstoffen en vermindert de CO2-uitstoot aanzienlijk. Na verwerking heeft het biomethaan een zuiverheidsgraad van ongeveer 97-99% methaan en kan het aan het aardgasnet worden toegevoerd.

Biomethaan voor de energietransitie

De productie van biomethaan biedt een duurzame oplossing voor het opwekken van energie uit biologisch afval. Het proces van anaerobe vergisting en behandeling maakt het mogelijk om afval om te zetten in een hernieuwbaar gas dat verschillende toepassingen kan dienen. Door biomethaan te gebruiken, kunnen we onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen en een positieve bijdrage leveren aan het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen.

Dit zijn de basisstappen in de productie van biomethaan. Het proces kan variëren afhankelijk van de configuratie van de installatie en de biomassabron, maar het basisprincipe van anaerobe vergisting blijft hetzelfde. Biomethaan is een hernieuwbare energiebron omdat de biomassa afkomstig is van hernieuwbare bronnen en bij de verbranding alleen de kooldioxide vrijkomt die tijdens de groei van de biomassa is opgenomen, waardoor het proces grotendeels koolstofneutraal is.