Karine Arrhenius, Ulrika Johansson, Marcus Vestergren SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Temadag: FoU Biogas från avfall och slam Stockholm, 2012-02-07 Substrat
SGC Projekt
Rötning Uppgradering Reningsverksslam Matavfall Biprodukter från industri Gödsel Grödor CH 4 CO 2 Annat? Vattenskrubber Aminskrubber PSA Kryoteknik mm CH 4 Annat?
Typ av anläggning eller substrat Avfallsanläggning Reningsverk (avloppsslam) Energigröda och biprodukt från livsmedelsindustri Gödsel Antal biogaser (kan vara flera per anläggning) (n=) 6 9 3 3 Mesofil 4 9 3 3 Termofil 2 0 0 0 Hygieneringsteg Ja Nej Nej Ja/Nej ph Från 7,2 till 8 Från 7,0 till 7,3 Från 7,6 till 7,8 Från 7,6 till 7,9 TS % Från 2,2 till 5-6 Från 1,7 till 3,5 Från 4 till 8,2 ca 5 VFA (g/l) Från 2 till 4-5 Från 0,06 till 0,2 Inga uppgifter 18
Föroreningar i biogas: Tydliga profiler av substrat Matavfall p-cymen D-Limonen Avloppsslam D5 Undekan Biprodukter livmedelsindustri 2-butanon Dimetyldisulfid
Avloppsslam Matavfall Biprodukter från industri Kolväten med 9 till 14 C Siloxaner 100-400 ppm P-cymen D-limonen Andra terpener 400 1200 ppm Ketoner, furaner, (Svavelämnen) 10 30 ppm Gödsel?
Avfalls anläggning Renings verk Avfalls anläggning + Reningsverk Energigröda och biprodukt från livsmedels industri Gödsel Antal rengaser (n=) efter torkningssteg Antal rengas (n=) före torkningssteg 2 2 4 3 1 0 0 2 0 0 Uppdraderings teknik PSA Skrubber (vatten) PSA Skrubber (amin) Skrubber (vatten och amin) Vattenskrubber Vattenskrubber
Princip Egenskap Behov av rening före PSA (Pressure swing Absorption) Adsorption Ja, vatten och svavelväte Kolfilter Membran Permeation Ja Vattenskrubber Absorption Vattenlöslighet Kemisk skrubber, aminskrubber Kemisk reaktion Kemisk struktur Organisk fysisk skrubber Absorption Löslighet i ett lösningsmedel Nej Ja, svavelväte Kolfilter Nej Kryogenisk uppgradering Kokpunkt/ Sublimationspunkt Kokpunkt/ Sublimationspunkt Ja
18 16 Kolfilter 14 12 10 8 6 H2S ppm Före H2S ppm Efter 700 600 500 400 300 200 4 2 0 Prov 1 Prov 2 Prov 3 Prov 4 Prov 4 efter bytt av material VOC mg/m3 Före 100 0 Prov 1 Prov 2 Prov 3 Prov 4 Prov 4 efter bytt av material VOC mg/m3 Efter
Vattenskrubber Aminskrubber PSA SS 15 54 38 Antal prov 7 3 2 Medel Spann Medel Spann Medel Spann CH 4 CO 2 97,0 96,2-97,7 96,9 96,1-97,7 94,9 92,9 96,8 96-98 1,5 0,2-2,3 1,7 0,2-2,7 3,6 2,7-4,4 O 2 0,3 < 0,1-0,5 0,3 < 0,1-0,3 0,1 < 0,1-0,2 < 1 N 2 1,4 0,8-1,8 1,1 0,8-1,3 1,6 0,8-2,3 CO 2 +O 2 +N 2 3,0 2,3-3,9 3,0 1,7-3,7 5,2 3,5-6,9 < 4
Avfalls anläggning Renings verk Blandat Avfalls anläggning + Reningsverk Energigröda och biprodukt från livsmedels industri Gödsel Antal rengaser (n=) 2 2 3 3 1 Medelhalt VOC i biogas mg/m 3 700 mg/m 3 200 mg/m 3 400 mg/m 3 10-30 mg/m 3 20 mg/m 3 PSA VOC i rengaser 5 mg/m 3 3 mg/m 3 - - - P-cymen D-Limonen Vattenskrubber VOC i rengaser 100 mg/m 3-70 mg/m 3 < 5 mg/m 3 < 1 mg/m 3 (n = 3) < 1 mg/m 3 Alkaner, olja Aminskrubber VOC i rengaser - 10 mg/m 3 10 mg/m 3 - - Svavelämnen inkl. H 2 S, kväveföreningar inkl. NH 3, Siloxaner: enbart låga halter, alla gaser uppfyller SS 15 54 38
Uppgraderad och torr gas efter en aminskrubber Metylpiperazin Metyldietanolamin
Slutsatser: - Föroreningar i biogas: tydligt fingeravtryck på substrat - Varierande effekter av kolfilter på föroreningar, ofta bra effekt på H2S - Fordonsgas renhet enligt SS 15 54 38, krav uppfyllda för huvudkomponenterna, svavelämnen, kväveföreningar - Siloxaner: behandlas effektivt av uppgraderingstekniker - Andra föroreningar i fordonsgas: inga krav på dem. Deras effekter okända, förmodligen inga problem (?) med terpener och alkaner - Aminer från aminskrubber kan följa med fordonsgas, hur? Varför? - -Var tar föroreningar vägen?