Biogaz i charakterystyka wybranych metod jego odsiarczania

• Autorzy: Kwaśny J. , Balcerzak W. , Rezka P.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.116

Warianty tytułu

EN

Biogas and characteristics of its selected desulphurization methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule w oparciu o dane literaturowe, poruszono kwestie otrzymywania biogazu oraz jego odsiarczania. Biogaz stanowi odnawialne źródło energii, które powstaje w wyniku fermentacji beztlenowej biomasy różnego pochodzenia. W zależności od rodzaju substratów stosowanych w procesie, zmienia się skład chemiczny otrzymywanej mieszaniny gazowej. Należy pamiętać, że pozyskiwany biogaz surowy zawiera tylko średnio 60% obj. metanu, natomiast pozostałymi składnikami są ditlenek węgla, para wodna, siarkowodór, amoniak, siloksany i inne. Wyróżnia się biogaz wysypiskowy, który otrzymuje się w wyniku przetwarzania nieposegregowanych odpadów komunalnych; biogaz rolniczy, otrzymywany z odpadów rolniczych, a także biogaz pozyskiwany z osadów ściekowych i biogaz powstający w wyniku przetworzenia odpadów z branży przemysłu żywnościowego. Obecność w biogazie surowym substancji gazowych, innych niż metan, obniża jego potencjał energetyczny, a także ogranicza możliwości jego zastosowania. Wspomniane substancje gazowe stanowią zanieczyszczenia, które charakteryzują się niekorzystnym wpływem na środowisko naturalne (gazy cieplarniane) oraz korozyjnością w stosunku do aparatury (głównie siarkowodór). Aby polepszyć właściwości użytkowe biogazu należy przeprowadzić jego odsiarczanie, oczyszczanie i uzdatnianie. Skutkuje to uzyskaniem biogazu o właściwościach gazu ziemnego, który można wtłoczyć do sieci infrastruktury gazowej. Odsiarczanie biogazu polega na usunięciu lub ograniczeniu zawartości siarkowodoru w mieszaninie gazowej. Proces ten może być prowadzony kilkoma metodami. Wśród metod odsiarczania wyróżnia się m.in. utlenianie biologiczne, metody mokre, a także metody sorpcyjne, np. adsorpcję na węglu aktywnym.

EN

In this article, based on the literature, the issues of obtaining biogas and its desulphurization were discussed. Biogas is a renewable source of energy that is produced by anaerobic fermentation of various origins biomass. Depending on the type of feedstock used in the process, chemical composition of obtained gas mixture is changed. Must be remembered that sourced raw biogas contains only an average of 60% vol. methane and other ingredients are CO2, water vapor, hydrogen sulfide, NH3, siloxanes and others. Biogas is divided into landfill biogas, agricultural biogas, biogas extracted from sewage sludge and biogas which is produced by processing waste from the food industry.The presence of gases other than methane in the raw biogas, reduce its potential energy and limits possibility of its application. These gaseous substances are the impurities which have a negative impact on the environment (CO2) and are corrosive with respect to the apparatus (mainly H2S). To improve the performance of the biogas its desulfurization, purification and treatment should be carried out. The obtained biogas has properties as natural gas and can be pumped into the gas infrastructure network. Desulfurization of biogas involves removing or reducing the amount of hydrogen sulfide in the gas mixture. Desulphurization methods can be divided into biological oxidation, wet methods and the adsorption method.

Słowa kluczowe

PL

biogaz wysypiskowy; adsorbenty; metody biologiczne; usuwanie siarkowodoru; węgiel aktywny; zeolity

EN

landfill biogas; adsorbents; biological methods; removal of hydrogen sulfide; activated carbon; zeolites

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 2/I
• Strony: 129--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kwaśny J.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, Kraków

autor

Balcerzak W.

• Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Ochrony Środowiska, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Rezka P.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• [1] Bancer D., Czechowska-Kosacka A., Kosacki R.; Biogazownie źródłem paliw alternatywnych, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, XXXII, 62 (1/15), 2015, 5-12, DOI: 10.7862/rb.2015.1.
• [2] Biogas cleaning, Petersson A., in The biogas hand book, edited by Wellinger A., Murphy J.P., Baxter D., Woodhead Publishing Limited, 2013, DOI: 10.1533/9780857097415.3.329.
• [3] Biogas composition, Biogas renewable energy – Information webside on biogas, dostęp online http://www.biogas-renewable-energy.info/ {dostęp 17.10.2015 r.}
• [4] Budzianowski W.M.; A review of potential innovations for production, conditioning and utilization of biogas with multiple-criteria assessment, Renewable and Sustainable Energy Reviews 54, 2016, 1148-1171.
• [5] Choma J., Osuchowski Ł., Jaroniec M.; Właściwości i zastosowanie węgli aktywnych otrzymanych z minerałów polimerowych, Ochrona Środowiska 36, 2, 2014, 3-16.
• [6] Cybulska H., Gaj K., Knop F., Steininger M.; Badania sorpcji siarkowodoru zawartego w biogazie na uaktywnionej rudzie darniowej, w Aktualne problemy w ochronie powietrza atmosferycznego pod red. Musialik-Piotrowska A., Rutkowski J.D.; Materiały z IX konferencji "POL-EMIS 2008", Karpacz 18-21 czerwca 2008 r. ISBN 978-83-921167-6-9, wyd. PZITS nr 880.
• [7] de Arespacochaga N., Valderrama C., Mesa C., Bouchy L., Cortina J.L.; Biogas deep clean-up based on adsorption technologies for Solid Oxide Fuel Cell applications, Chemical Engineering Journal 255, 2014, 593-603.
• [8] de Arespacochaga N., Valderrama C., Raich-Montiu J., Crest M., Mehta S., Cortina J.L.; Understanding the effects of the origin, occurrence, monitoring, control, fate and removal of siloxanes on the energetic valorization of sewage biogas - A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 52, 2015, 366-381.
• [9] Energia ze źródeł odnawialnych w 2013 r., Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2014, ISSN: 1898-4347.
• [10] Fängmark IE, Hammarström LG, Strömqvist M.E., Ness A.L., Norman P.R., Osmond N.M.; Estimation of activated carbon adsorption efficiency for organic vapours I. A strategy for selecting test compounds, Carbon 40, 2002, 2861-2869.
• [11] Głaszka A., Wardal W. J., Romaniuk W., Domasiewicz T., Biogazownie rolnicze, Monografia, MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2010.
• [12] Hamawand I.; Anaerobic digestion process and bio-energy in meat industry: A review and a potential, Renewable and Sustainable Energy Reviews 44, 2015, 37-51.
• [13] Hernández S.P., Scarpa F., Fino D., Conti R.; Biogas purification for MCFC application, International Journal of Hydrogen Energy 36, 13, 2011, 8112-8118.
• [14] Igliński B., Buczkowski R., Cichosz M.; Biogas production in Poland – Current state, potential and perspectives, Renewable and Sustainable Energy Reviews 50, 2015, 686-695.
• [15] Jędrczak A., Biologiczne przetwarzanie odpadów, Wyd. PWN, Warszawa 2007, 186-190, ISBN 978-83-01-15166-9.
• [16] Kalda G., Fornagiel A.; Ochrona środowiska i racjonalne zużycie energii, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, XXXI, 61 (1/14), 2014, 67-84, DOI:10.7862/rb.2014.5.
• [17] Kujawski O.; Przegląd technologii produkcji biogazu cz. I, Czysta Energia 12, 2009, dostęp online http://www.cire.pl/pliki/2/TechnologieKujawski1.pdf. {dostęp 17.10.2015 r.}
• [18] Kwaśny J., Balcerzak W.; Characteristics of selected indirect methods of reducing the emission of odors, Archives of Waste Management and Environmental Protection, 16, 4, 2014, 125-134.
• [19] Kwaśny J., Banach M., Kowalski Z., Przegląd technologii produkcji biogazu różnego pochodzenia, Czasopismo Techniczne seria Chemia, 2-Ch, 2012, 17, 109, 83-102, ISSN 0011-4561.
• [20] Lakhouit A., Schirmer W.N., Johnson T.R., Cabana A., Cabral A.R.; Evaluation of the efficiency of an experimental biocover to reduce BTEX emissions from landfill biogas, Chemosphere 97, 2014, 98-101.
• [21] Micoli L., Bagnasco G., Turco M., H2S removal from biogas for fuelling MCFCs: New adsorbing materials, International Journal of Hydrogen Energy 39, 2014, 1783-1787.
• [22] Nemati M., Harrison S.T.L., Hansford G.S. ,Webb C.; Biological oxidation of ferrous sulphate by Thiobacillus ferrooxidans: a review on the kinetic aspects, Biochemical Engineering Journal, 1, 1998, 171-190.
• [23] Piwowar A., Dzikuć M., Adamczyk J.; Agricultural biogas plants in Poland – selected technological, market and environmental aspects, Renewable and Sustainable Energy Reviews 58, 2016, 69-74.
• [24] Pozyskiwanie i energetyczne wykorzystanie biogazu rolniczego, pod red. Głodek E., Wyd. Instytut Śląski, Opole 2007.
• [25] Ramos I., Fdz-Polanco M.; Microaerobic control of biogas sulphide content during sewage sludge digestion by using biogas production and hydrogen sulphide concentration, Chemical Engineering Journal 250, 2014, 303-311.
• [26] Ramos I., Pérez R., Reinoso M., Torio R., Fdz-Polanco M.; Microaerobic digestion of sewage sludge on an industrial-pilot scale: The efficiency of biogas desulphurization under different configurations and the impact of O2 on the microbial communities, Bioresource Technology 164, 2014, 338-346.
• [27] Rey M.D., Font R., Aracil I.; Biogas from MSW landfill: Composition and determination of chlorine content with the AOX (adsorbable organically bound halogens) technique, Energy 63, 2013, 161-167.
• [28] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1069/2009 z dnia 21 października 2009 r. określające przepisy sanitarne dotyczące produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego, nieprzeznaczonych do spożycia przez ludzi, i uchylające rozporządzenie (WE) nr 1774/2002.
• [29] Sheets J.P., Ge X., Li Y.-F., Yu Z., Li Y.; Biological conversion of biogas to methanol using methanotrophs isolated from solid-state anaerobic digestate, Bioresource Technology 201, 2016, 50-57.
• [30] Sisani E. et al.; Adsorptive removal of H2S in biogas conditions for high temperature fuel cell systems, International Journal of Hydrogen Energy 39, 2014, 21753-21766.
• [31] Sun Q. et al.; Selection of appropriate biogas upgrading technology-a review of biogas cleaning, upgrading and utilization, Renewable and Sustainable Energy Reviews 51, 2015, 521-532.
• [32] Surita S.C., Tansel B.; Preliminary investigation to characterize deposits forming during combustion of biogas from anaerobic digesters and landfills, Renewable Energy 80, 2015, 674-681.
• [33] Verriele M., Allam N., Depelchin L., Le Coq L., Locoge N.; Improvement in 8hsampling rate assessment considering meteorological parameters variability for biogas VOC passive measurements in the surroundings of a French landfill, Talanta 144, 2015, 294-302.
• [34] Xydis G., Nanaki E., Koroneos C.; Exergy analysis of biogas production from a municipal solid waste landfill, Sustainable Energy Technologies and Assessments 4, 2013, 20-28.
• [35] Żarczyński A., Rosiak K., Anielak P., Wolf W.; Praktyczne metody odsiarczania biogazu z siarkowodoru. Cz. 1. Zastosowanie sorbentów stałych, Acta Innovations 12, 2014, 24 – 34, ISSN 2300-5599.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.