Alles over het zuiveringsproces voor biogasinstallaties

Het biogasproces is een anaerobe vergisting waarbij organisch materiaal zoals mest, rioolslib, groente-, fruit- en tuinafval wordt afgebroken door bacteriën in een zuurstofloze omgeving.  Dit levert een gasmengsel op dat voornamelijk bestaat uit methaan (60%) en koolstofdioxide (35%), naast andere componenten zoals waterstofsulfide, ammoniak en siloxanen. 

Stappen in het biogasproces

1. Hydrolyse: Complexe organische verbindingen zoals koolhydraten, vetten en eiwitten worden afgebroken tot oplosbare verbindingen zoals suikers, vetzuren en aminozuren. 
2. Zuurvorming: De oplosbare verbindingen worden door zuurvormende bacteriën omgezet in vluchtige vetzuren zoals azijnzuur, propionzuur en boterzuur. 
3. Methaanvorming: Methaanvormende archaebacteriën zetten de vluchtige vetzuren om in methaan, koolstofdioxide en andere gassen. 

Het ruwe biogas bevat naast methaan en CO₂ ook ongewenste componenten zoals waterstofsulfide (H₂S), siloxanen en terpenen.  Deze moeten worden verwijderd voordat het biogas kan worden opgewaardeerd tot biomethaan of direct kan worden gebruikt voor energieopwekking. De opschonings- en zuiveringstechnieken zijn onder andere absorptie, adsorptie met actief kool, membraanscheiding en cryogene scheiding.  De keuze hangt af van de biogassamenstelling, het gewenste eindproduct en economische factoren. 

Waaruit bestaat een biogasinstallatie?

Een biogasinstallatie bestaat uit de volgende hoofdonderdelen:

1. Een vergistingstank (vergister) waar de organische materialen zoals mest en co-substraten worden omgezet in biogas door bacteriën in een anaeroob proces.
2. Een gasopslag waar het geproduceerde biogas wordt opgeslagen. Dit is vaak een gasballon of een lagedrukgashouder.
3. Een gasopwerkingsysteem om het ruwe biogas te zuiveren en op te waarderen naar de gewenste kwaliteit. Dit kan bestaan uit verschillende technieken zoals waterscrubbers, membraanfilters of PSA (Pressure Swing Adsorption).
4. Een warmtekrachtcentrale (WKK) of andere installatie om het opgewerkte biogas te gebruiken voor elektriciteits- en/of warmteproductie.
5. Een veiligheidssysteem met overdrukventiel, fakkel en andere voorzieningen om het proces veilig te houden.

De exacte opbouw en componenten kunnen variëren afhankelijk van de schaal, inputmaterialen en het beoogde eindgebruik van het biogas (bijv. opwerking tot groen gas voor injectie in het aardgasnet).

Efficiëntie biogasinstallatie

Biogas is een relatief efficiënte energiebron, maar de efficiëntie hangt af van verschillende factoren.

De efficiëntie van biogasproductie wordt bepaald door het droge stofgehalte, de temperatuur, de organische belasting en de verblijftijd van het vergistingsproces. Een optimale balans van deze parameters maximaliseert de biogasopbrengst. Bij mesofiele vergisting (30-40°C) is het proces robuuster en minder gevoelig voor verstoring, maar verloopt trager dan bij thermofiele vergisting (43-48°C). Thermofiel vergisten gaat sneller, maar is gevoeliger voor temperatuurschommelingen.

De efficiëntie hangt ook af van de samenstelling van het organisch materiaal. Biomassa met een hoog gehalte aan gemakkelijk afbreekbare koolhydraten en vetten levert meer biogas op dan biomassa rijk aan lignine en cellulose.

Verder is een goede voorbehandeling van de biomassa, zoals verpulveren of hydrolyse, gunstig voor een hogere biogasopbrengst. De zuiverheid van het biogas bepaalt de efficiëntie waarmee het kan worden omgezet in warmte, elektriciteit of groen gas. Onzuiverheden als CO₂, H₂S en siloxanen moeten worden verwijderd voor efficiënt energiegebruik.

Vervangingsfrequentie filtermedium biogasinstallatie

De frequentie waarmee de actieve kool in een biogasinstallatie moet worden vervangen, hangt af van verschillende factoren. Deze kunnen wij samen met u bekijken op locatie, maar hieronder ziet u al enkele voorbeelden van belangrijke factoren:

1. Biogasproductie en -samenstelling
   • Een hogere biogasproductie en hogere concentraties van te verwijderen componenten (zoals H₂S, siloxanen, VOC's) leiden tot een snellere verzadiging van de actieve kool.
2. Type actieve kool
   • De adsorptiecapaciteit en levensduur variëren per type actieve kool, afhankelijk van de impregnatie en porositeit.
3. Bedrijfsomstandigheden
   • Factoren zoals temperatuur, vochtigheid en gasstroomsnelheid beïnvloeden de effectiviteit van de actieve kool.
4. Gewenste zuiveringsprestaties
   • Strengere eisen voor biogaskwaliteit vereisen vaker verversen van de actieve kool.

In de praktijk wordt de actieve kool vaak om de 3-12 maanden vervangen, afhankelijk van bovenstaande factoren en de metingen van de uitlaatwaardes. Een regelmatige monitoring van de concentraties voor en na het actieve koolfilter is cruciaal om het juiste vervangingsmoment te bepalen. Door de actieve kool tijdig te vervangen, wordt een consistente biogaskwaliteit en een optimale werking van de installatie gegarandeerd.

Type kool en hoeveelheid kool biogas installatie

Om de benodigde hoeveelheid actiefkool in een biogasinstallatie te berekenen, moet je rekening houden met verschillende factoren zoals de biogasproductie, de concentraties van te verwijderen componenten en de gewenste standtijd van het actiefkoolfilter.

Berekening

1. Bepaal de biogasproductie in m³/uur.
2. Meet de concentraties van de te verwijderen componenten zoals H₂S, siloxanen, VOC's etc. in het ruwe biogas.
3. Stel de gewenste standtijd van het actiefkoolfilter vast, bijvoorbeeld 12 maanden.
4. Gebruik de adsorptiecapaciteit van het geselecteerde actiefkooltype voor de te verwijderen componenten (opgegeven door de leverancier in g/kg actiefkool).
5. Bereken de benodigde hoeveelheid actiefkool met de volgende formule:
   Actiefkool (kg) = (Biogasproductie (m³/uur) x Concentratie component (g/m³) x Standtijd (uur)) / Adsorptiecapaciteit (g/kg)
6. Voeg eventueel een veiligheidsmarge toe van 10-20% op de berekende hoeveelheid.

De exacte hoeveelheid hangt sterk af van de specifieke situatie en samenstelling van het biogas. Een juiste dimensionering van het actiefkoolfilter is cruciaal voor een efficiënte en veilige werking van de biogasinstallatie. Allsorb heeft ruime ervaring in het berekenen van een veilige en kostefficiënte zuivering van de schadelijke stoffen die vrijkomen bij het biogasproductieproces. Wilt u daar meer over te weten komen? Neem dan vrijblijvend contact met ons op.

Neem contact op