{"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":"wprowadzenie-do-lancucha-wartosci-produkcji-biometanu","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/agriportance.com\/pl\/blog\/einfuhrung-in-die-wertschopfungskette-der-biomethanproduktion\/","title":{"rendered":"Wprowadzenie do \u0142a\u0144cucha warto\u015bci produkcji biometanu"},"content":{"rendered":"

Wprowadzenie do \u0142a\u0144cucha warto\u015bci produkcji biometanu<\/h1>\n\n\n\n

Biometan jako alternatywa dla e-mobilno\u015bci<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Jak by to by\u0142o dosta\u0107 si\u0119 z punktu A do punktu B w zrelaksowany spos\u00f3b bez szkody dla klimatu? Pierwsza my\u015bl sugeruje zakup samochodu elektrycznego. Jednak do produkcji baterii potrzebne s\u0105 pierwiastki ziem rzadkich, takie jak dysproz czy neodym. Inne pierwiastki, takie jak lit lub kobalt, r\u00f3wnie\u017c musz\u0105 by\u0107 u\u017cyte do produkcji baterii. Z regu\u0142y pierwiastki te s\u0105 deficytowe i maj\u0105 problematycznych dostawc\u00f3w, takich jak Chiny w przypadku metali ziem rzadkich lub Kongo w przypadku kobaltu. (Dicks, 2020)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Co teraz?<\/p>\n\n\n\n

Czy istnieje alternatywa, kt\u00f3ra jest zar\u00f3wno przyjazna dla \u015brodowiska, jak i oszcz\u0119dza czas podczas tankowania?<\/p>\n\n\n\n

Odpowied\u017a brzmi: TAK! Paliwo to nazywane jest biometanem. Czym dok\u0142adnie jest biometan, jak jest produkowany i jakie kroki s\u0105 niezb\u0119dne do uzyskania gotowego produktu, wyja\u015bniamy w tym artykule.<\/p>\n\n\n\n

Dicks, H. (9 grudnia 2020 r.). Biometan - atrakcyjne paliwo dla transformacji mobilno\u015bci.<\/a><\/p>\n\n\n\n

Krok nr 1: Uprawa\/produkcja biometanu na farmie<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Pochodzenie biometanu<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nasuwa si\u0119 pytanie: jak przekszta\u0142ci\u0107 obornik i surowce odnawialne w paliwo przyjazne dla \u015brodowiska?<\/p>\n\n\n\n

Po pierwsze, pozosta\u0142o\u015bci, NaWaRo, gnojowica \/ obornik i odpady z gospodarstw rolnych i gospodarstw producenckich s\u0105 zbierane przez podmioty zbieraj\u0105ce, kt\u00f3re s\u0105 g\u0142\u00f3wnie handlowcami lub dostawcami, a nast\u0119pnie transportowane do biogazowni. Etap ten przedstawiono na rysunku 1.<\/p>\n\n\n\n

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

Rysunek 1: Pierwszy krok w \u0142a\u0144cuchu warto\u015bci (agriportance GmbH, 2022)<\/em><\/p>\n\n\n

Procesy w biogazowni<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

W zak\u0142adzie tym zachodzi fermentacja tych substancji. Podczas tworzenia metanu mikroorganizmy rozk\u0142adaj\u0105 materi\u0119 organiczn\u0105 w \u015brodowisku beztlenowym (anaerobowym), uwalniaj\u0105c biogaz. Jest to nasycona par\u0105 wodn\u0105 mieszanina gaz\u00f3w, kt\u00f3ra zasadniczo sk\u0142ada si\u0119 z metanu (CH4) i dwutlenku w\u0119gla (CO2). Innymi sk\u0142adnikami opr\u00f3cz pary wodnej s\u0105 gazy \u015bladowe, takie jak azot, tlen, wod\u00f3r, siarkowod\u00f3r i amoniak. W biogazowniach i gazowniach \u015bciek\u00f3w te procesy fermentacji beztlenowej s\u0105 technicznie stosowane, a biogaz, kt\u00f3ry mo\u017cna wykorzysta\u0107 do produkcji energii, jest wytwarzany z najwy\u017csz\u0105 mo\u017cliw\u0105 wydajno\u015bci\u0105.<\/p>\n\n\n\n

Grob mo\u017ce wyja\u015bni\u0107 etapy procesu biogazowni w czterech krokach:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Hydroliza: W pierwszym etapie tworzenia metanu bakterie tlenowe rozk\u0142adaj\u0105 z\u0142o\u017cone substancje organiczne, takie jak bia\u0142ka, w\u0119glowodany lub t\u0142uszcze, na pojedyncze cz\u0105steczki za pomoc\u0105 enzym\u00f3w. Produkty te obejmuj\u0105 aminokwasy, kwasy t\u0142uszczowe lub cukry.<\/li>\n\n\n\n
  2. Acidogeneza: Bezpo\u015brednio po tym, kwasotw\u00f3rcze, fakultatywnie beztlenowe bakterie przejmuj\u0105 dalsz\u0105 degradacj\u0119 w fazie zakwaszania, g\u0142\u00f3wnie do wodoru, dwutlenku w\u0119gla, kwas\u00f3w t\u0142uszczowych i alkoholi. W przypadku substrat\u00f3w bogatych w oleje i t\u0142uszcze, w tej fazie wytwarzane s\u0105 r\u00f3wnie\u017c H2S i NH3.<\/li>\n\n\n\n
  3. Acetogeneza: Produkty kwasogenezy s\u0105 dalej rozk\u0142adane w acetogenezie przez bakterie tworz\u0105ce kwas octowy. Powstaje kwas octowy, CO2 i H2.<\/li>\n\n\n\n
  4. Metanogeneza: Metan, CO2 i woda powstaj\u0105 z kwasu octowego, CO2 i H2 przy pomocy hydrogenotroficznych i metanogennych archeon\u00f3w. (Martin Kaltschmitt, 2016)<\/a><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Procesy te zosta\u0142y ponownie przedstawione na rysunku 2.<\/p>\n\n\n\n

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

    Rysunek 2: Beztlenowa degradacja materia\u0142u organicznego do biogazu (fermentory G, bakterie acetogenne AB, bakterie homoacetogenne HAB, syntropowe utleniacze octanu SAO, metanogeny acetoklastyczne AM, metanogeny hydrogenotroficzne HM) (Martin Kaltschmitt, 2016).<\/em><\/p>\n\n\n\n

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

    Krok nr 2: Dalsze przetwarzanie na biogaz, a nast\u0119pnie wtrysk do sieci gazu ziemnego<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Etapy procesu wprowadzania biogazu do sieci<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Aby wyprodukowa\u0107 biometan z biogazu, mieszanina gaz\u00f3w musi zosta\u0107 oczyszczona. Odbywa si\u0119 to w zak\u0142adach uszlachetniania biogazu. Ten etap \u0142a\u0144cucha warto\u015bci przedstawiono na rysunku 3.<\/p>\n\n\n\n

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

    Rysunek 3: Krok 2 w \u0142a\u0144cuchu warto\u015bci biometanu (agriportance GmbH. (czerwiec 2022 r.). Workshop_THG_Balancing_V.0.1.12.)<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Do oczyszczania stosowane s\u0105 r\u00f3\u017cne procesy, takie jak p\u0142uczka aminowa, adsorpcja zmiennoci\u015bnieniowa lub p\u0142uczka wodna pod ci\u015bnieniem (DWW):<\/p>\n\n\n\n

    Mycie amin\u0105<\/h3>\n\n\n\n

    W przypadku oczyszczania aminowego jako procesu absorpcji chemicznej, oczyszczanie jest podobne do oczyszczania wodnego pod ci\u015bnieniem. W tym przypadku biogaz przep\u0142ywa przez roztw\u00f3r aminy i wody w przeciwpr\u0105dzie pod nieznacznie zwi\u0119kszonym ci\u015bnieniem, dzi\u0119ki czemu CO2 reaguje z roztworem myj\u0105cym i przechodzi do niego. Roztw\u00f3r aminy osi\u0105ga wy\u017csze obci\u0105\u017cenie ni\u017c woda, co zmniejsza ilo\u015b\u0107 \u015brodka myj\u0105cego, kt\u00f3ry musi by\u0107 cyrkulowany. Powietrze wylotowe zawiera tylko niewielkie ilo\u015bci metanu, wi\u0119c zwykle nie jest wymagane oczyszczanie gaz\u00f3w ubogich. Dok\u0142adne odsiarczanie jest zalecane w celu utrzymania wydajno\u015bci mycia w d\u0142u\u017cszej perspektywie. Oczyszczanie aminowe jest bardzo energoch\u0142onne, poniewa\u017c do regeneracji roztworu aminy wymagane s\u0105 du\u017ce ilo\u015bci ciep\u0142a procesowego. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Mycie ci\u015bnieniowe<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Proces DWW wykorzystuje r\u00f3\u017cn\u0105 rozpuszczalno\u015b\u0107 metanu i dwutlenku w\u0119gla w wodzie pod r\u00f3\u017cnym ci\u015bnieniem. Wcze\u015bniej spr\u0119\u017cony biogaz przep\u0142ywa przez kolumn\u0119 absorpcyjn\u0105 od do\u0142u do g\u00f3ry. Zwykle jest ona zaprojektowana jako reaktor ze z\u0142o\u017cem \u015bciekowym, w kt\u00f3rym woda przep\u0142ywa przez gaz w przeciwpr\u0105dzie. W ten spos\u00f3b zasadowe i kwa\u015bne sk\u0142adniki biogazu, zw\u0142aszcza dwutlenek w\u0119gla i siarkowod\u00f3r, mog\u0105 zosta\u0107 rozpuszczone, a wszelkie py\u0142y i mikroorganizmy mog\u0105 zosta\u0107 oddzielone. Oczyszczony gaz opuszcza kolumn\u0119 z czysto\u015bci\u0105 od 90 do 99 vol.% metanu. Opr\u00f3cz CO2, powietrze wylotowe zawiera oko\u0142o 1 vol.% metanu, kt\u00f3ry musi zosta\u0107 oddzielony poprzez oczyszczanie gaz\u00f3w ubogich. W por\u00f3wnaniu z innymi procesami separacji CO2, zapotrzebowanie na energi\u0119 elektryczn\u0105 jest wysokie ze wzgl\u0119du na cyrkulacj\u0119 wody p\u0142ucz\u0105cej i niezb\u0119dne spr\u0119\u017canie biogazu. Wst\u0119pne osuszanie gazu nie jest konieczne. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Adsorpcja zmiennoci\u015bnieniowa<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    W adsorpcji zmiennoci\u015bnieniowej (DWA) mieszaniny gaz\u00f3w s\u0105 rozdzielane poprzez adsorpcj\u0119 na w\u0119glach aktywnych, sitach molekularnych lub w\u0119glowych sitach molekularnych. Przed DWA wymagane jest suszenie, dok\u0142adne odsiarczanie i spr\u0119\u017canie biogazu. Sch\u0142odzony, odwodniony gaz przep\u0142ywa nast\u0119pnie przez adsorbent (sito molekularne lub w\u0119giel aktywny), na kt\u00f3rym adsorbuje si\u0119 CO2. Bogaty w metan gaz produktowy jest nast\u0119pnie rozpr\u0119\u017cany i kierowany do drugiej kolumny, gdzie adsorpcja jest powtarzana z wprowadzeniem powietrza z otoczenia. Regeneracja adsorbentu odbywa si\u0119 poprzez obni\u017cenie ci\u015bnienia za pomoc\u0105 pompy pr\u00f3\u017cniowej. Wyekstrahowany gaz bogaty w CO2 nadal zawiera metan i dlatego musi by\u0107 podawany do oczyszczania gaz\u00f3w ubogich. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Wymagania dotycz\u0105ce wtrysku biometanu<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Jednak biometan, kt\u00f3ry zosta\u0142 oczyszczony w wyniku tych proces\u00f3w, musi spe\u0142ni\u0107 r\u00f3\u017cne wymagania, zanim b\u0119dzie m\u00f3g\u0142 zosta\u0107 wprowadzony do sieci gazu ziemnego:<\/p>\n\n\n\n