Produkcja gazu energetycznego z drewna odpadowego

Naukowcom z Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT) udało się opracować metodę syntezy metanu z biomasy drzewnej. W swojej pilotażowej instalacji wykorzystali specjalny reaktor o przekroju plastra miodu. Jakość uzyskiwanego gazu jest porównywalna do tego, jaki wydobywa się spod ziemi, dzięki czemu można używać tego syntetycznego paliwa jako odnawialnej alternatywy dla gazu ziemnego.

Naukowcy z KIT współpracowali podczas tworzenia systemu z Centrum Badawczym Niemieckiego Stowarzyszenia Techniczno-Naukowego ds. Gazu i Wody.

Fotowoltaika od Columbus Energy

Sektor cieplny i transportowy nadal oparte są na paliwach kopalnych. Aby zapewnić zrównoważoną i ekologiczną przyszłość, konieczne jest zagwarantowanie odpowiednich nośników energii. Takimi alternatywami mają być biogaz i syntetyczny gaz naturalny (SNG), pozyskiwane z różnych systemów. „Chemiczne nośniki energii wykazują się dużą gęstością energii i są bardzo atrakcyjne, szczególnie dla motoryzacji”, mówi Felix Ortloff, szef grupy odpowiedzialnej za projekt instalacji.

Biogazownie produkują gaz energetyczny, głównie wykorzystując zjawisko fermentacji bioodpadów. W przypadku krajów z mocnym sektorem drzewnym, takich jak Finlandia czy Szwecja, istnieje ogromny potencjał do produkcji syntetycznego gazu naturalnego z odpadów drzewnych.

Gaz taki produkowany jest na drodze syntezy biomasy do mieszanki gazów, takich jak wodór, tlenek węgla i dwutlenek węgla. Mieszanka ta następnie może być skonwertowana do metanu poprzez reakcję metanacji.

Badacze z KIT skupili się na stworzeniu wysokowydajnej instalacji do metanacji. Wykorzystuje ona nowatorski katalizator w kształcie plastra miodu. Jest to fundamentalny element całego systemu, który pozwala na efektywne przeprowadzenie procesu. „Metaliczny nikiel z katalizatora w jednostopniowym procesie konwertuje wodór i tlenek węgla do metanu i wody. Jeśli w procesie mamy dostatecznie dużo wodoru w mieszance, to i dwutlenek węgla konwertowany jest w paliwo”, mówi Siegfried Bajohr.

Instalacja testowana była niedawno przez kilka tygodni w Koping w Szwecji

Instalacja pilotażowa zainstalowana jest w kontenerze i jest sprzężona z generatorem biomasowym, który dostarcza gazy wymagane do dalszej reakcji chemicznej. W instalacji tej zachodzi niezawodnie metanacja, która przekształca gazy z bioreaktora w metan. „Syntetyczny metan został następnie wykorzystany jako paliwo w pojazdach napędzanych gazem ziemnym naszego szwedzkiego partnera projektu, firmie Cortus AB”, dodaje Bajohr.

„Poza wykorzystaniem w pojazdach napędzanych gazem ziemnym metan może być również wprowadzany do istniejącej europejskiej infrastruktury gazu ziemnego”, mówi Felix Ortloff. Zdaniem naukowców metan może już dziś zastąpić kopalny gaz ziemny w wielu zastosowaniach.

Co więcej, technologia może być również zastosowana w kontekście przetwarzania energii na gaz”, dodaje Ortloff. W tym przypadku woda jest rozdzielana na wodór i tlen przez elektrolizę z wykorzystaniem odnawialnej energii elektrycznej. Następnie wodór ten reaguje z dwutlenkiem węgla z atmosfery i wytwarza syntetyczny metan. Oprócz poprawy stabilności sieci elektroenergetycznych, integracja instalacji zgazowania biogazu lub biomasy jest uważana za korzystną energetycznie. Zdolności produkcyjne elektrowni mogą zostać podwojone, ponieważ dwutlenek węgla powstający w wyniku produkcji biogazu jest całkowicie przekształcany w metan.

Nasza pilotażowa instalacja charakteryzuje się bardzo kompaktową budową, a co za tym idzie dużą mobilnością”, mówi Ortloff. „Po zainstalowaniu w kontenerze można ją testować w dowolnym miejscu, w odległych instalacjach biogazowych, na obszarach wiejskich lub w połączeniu z innymi źródłami CO2, które mogą mieć znaczenie w przyszłości, takimi jak różne procesy przemysłowe”, wyjaśnia badacz.

Po testach w Szwecji pilotażowa jednostka jest już w drodze powrotnej do Karlsruhe. „Instalacja zostanie zintegrowana z infrastrukturą Energy Lab 2.0 na Kampusie Północnym KIT”. Chcemy dalej usprawniać proces metalizacji katalizatora w kształcie plastra miodu i optymalizować go w kierunku zastosowania w znacznie większych obiektach”, mówi Siegfried Bajohr.