Produktion av biogas och förädling till trafikbränsle

RE-maatila |

Timo Seppälä, Haapajärvi yrkesinstitut

Biogasproduktionen kan förbättras genom att mata in olika tilläggsråvaror vid sidan av basråvaran, som tex. kan vara flytgödsel. Med tilläggsråvaror kan man få en märkbar ökning av gasproduktionen.

Tabell 1. Gasproduktion med olika råvaror.

Tabell 2. Energi från biogas. På en ensilagebal kör man över 940 km med bil, om bilen förbrukar 5 kg/100 km.

Biogas är ett utmärkt bränsle för motorfordon. Det är förnybart, inhemskt, förmånligt och användningen orsakar märkbart mindre utsläpp än bensin eller diesel. Biogasproduktionen är inhemsk energi. Som inmatningsmaterial används anaerobiskt nedbrytbara råvaror såsom gödsel, bioavfall, slam från reningsverk, biomassor från åkrar osv. Användning av biogas som trafikbränsle är förmånligt. Inbesparingen är ca 30-50%, jämfört med en vanlig bensin- eller dieselbil.

Förbrukningen för en typisk biogasbil, VW Golf, är 3,4 kg/100km, vilket motsvarar ungefär 5€/100km. Biogasens ekvivalenta pris är ungefär 0,93 €/l. Detta är mer än 30% förmånligare än för standardbilar. Biogasbilens koldioxid- och partikelutsläpp är märkbart lägre än för bensin- eller dieselbilar. Koldioxidutsläppen är som bäst bara ⅓ av utsläppen från en bensindriven bil. Koldioxidutsläppen från en CNG VW Passat, årsmodell 2013, var 38g/100km. Medeltalet för andra bilar är 140g/100km. Rå biogas från biogasreaktorn duger inte som sådan till trafikbränsle. Den måste, före den används, renas från orenheter och trycksättas.

Tabell 3. Huvudkomponenterna i biogas.

Tabell 4. Krav på biogas för att kunna användas i motorfordon.

Koldioxiden, svavelvätet och övriga föroreningar, såsom siloksaner, som bl.a. förekommer i biogas från reaktorer som rötar slam och i gaser från avstjälpningsplatser, skall tas bort från biogasen innan den kan användas till trafikbränsle. Det finns flera reningsmetoder. Den vanligaste reningsmetoden är vattenabsorption, var koldioxid och övriga föroreningar löser sig under tryck i rinnande vatten. Koldioxid löser sig i vatten märkbart lättare än metan, så metanet anrikas i gasflödet. Det använda vattnet kan renas från koldioxid genom att sänka trycket, varvid gasen frigörs från vattnet och vattnet kan återanvändas.

Bild 2. Rening av biogas genom vattenabsorption (Sarlin 2017)

Istället för vatten kan man använda andra vätskor, såsom polyetylenglykol, vars absorberingsförmåga av koldioxid  är bättre än vattnets. Då får man en lägre energiförbrukning för reningsprocessen än när man använder vatten. PSA, det vill säga tryckväxlingsadsorption, är även en vanlig reningsmetod. Här leds gasen under ett förhöjt tryck genom adsorptionsmaterialet, såsom aktivt kol eller molekylsåll. Då binds koldioxid till det aktiva kolet och metanet försvinner med gasflödet. Reningsmaterialet går att aktivera igen genom att sänka trycket, varvid koldioxiden försvinner och materialet kan återanvändas. Vid membranrening grundar sig reningen på gasernas olika genomträngningsförmåga genom hinnor. Koldioxid går igenom hinnan lättare än metan. Då anrikas metan i det ursprungliga gasflödet och koldioxid i ett annat. Oftast används flera membraner efter varandra tills man uppnår den förväntade reningsgraden.

Bild 3. Funktionsprincip för membranrening (Heat and Power Services LTD 2017)

I en kryoteknisk reningsprocess kyls gasen ner under förhöjt tryck. Eftersom koldioxid blir i vätskeform vid -78°C och metan först vid -160°C, kan man skilja dem åt. Med teknologin kan man även avlägsna kväve från gasen. Metoden är dyr. Det vanligaste reningssystemet på gårdar har varit vattenabsorption dvs. vattenskrubbning. Flera inhemska tillverkare erbjuder sådana reningssystem. Anläggningen kostar ca 150 000 – 200 000 €. Prisklassen för membranrening är ca 50 000 –  100 000€. Problemet har varit att det saknas inhemska tillverkare och svårigheter att få tag på membran. Priset på tryckhöjnings- och tankningsstationer för biogas för hemmabruk börjar från 15 000€. Det finns ingen inhemsk tillverkare, så alla anläggningar som finns på marknaden är importerade.


Bild 4. Vanlig hemtankningsanläggning med sitt batteri av tryckbehållare. (Compressor technology 2017)

I samband med biogasreaktorn investerade Haapajärvi Yrkesinstitut i en membranbaserad tankningsstation som renar och trycksätter biogasen.

Källor

Compressor technology. (2017). Tarjousmateriaali. Hämtad 9.6.2017 från http://www.comtecfinland.com/1.php
Heat and Power Services LTD. (2017). Biogas upgrading. Hämtad 9.6.2016 från http://www.heatandpowerltd.co.uk/index.php?/chp/products/biogas/
Sarlin. (2017). Greenlane Biogas -järjestelmä puhdistaa/jalostaa biokaasun. Hämtad 9.6.2017 från https://www.sarlin.com/tuotteet/greenlane-biogas-j%C3%A4rjestelm%C3%A4-puhdistaa-jalostaa-biokaasun

 
 
DMS