Zespół naukowców z Katedry Inżynierii Środowiska na Wydziale Geoinżynierii UWM prowadzi badania dotyczące opracowania technologii uszlachetniania biogazu do jakości biometanu. Ten zespół to: prof. Marcin Zieliński - kierownik, prof. Marcin Dębowski oraz dr Magda Dudek i dr Marta Kisielewska.
Niewyczerpane źródło
Co to jest biogaz i na czym polega jego uszlachetnianie?
Biogaz to mieszanka gazowa powstająca w przyrodzie podczas procesów gnilnych, zawierająca przede wszystkim znany powszechnie palny metan oraz dwutlenek węgla. Uszlachetnianie to proces usuwania z niej CO2. Biogazu możemy mieć dużo. Jego źródłem mogą być wszelkiego rodzaju odpady biologiczne, np. rolnicze (obornik, gnojowica), powstające w czasie produkcji żywności lub po prostu odpady żywności. Również składowiska odpadów to naturalne wytwornie biogazu.
Ale dlaczego należy go uszlachetniać? Ze względu na niepalny CO2. Obniża wartość energetyczną biogazu. Biogaz to produkt gazowy o zawartości metanu od ok. 50% do 70%. Biogaz tej jakości jest wykorzystywany do zasilania agregatów kogeneracyjnych i wytwarzania energii elektrycznej. Taka forma jego wykorzystania, chociaż powszechna, nie jest jednak optymalna po względem energetycznym.
Szlachetny jak metan
- Uszlachetniony biogaz zawiera do 99% metanu i ma o 40-50% większą wartość kaloryczną niż gaz-surowiec. Może być wtłaczany do sieci gazowniczej. Może być także sprężany, jak gaz ziemny i używany jako paliwo do napędzania pojazdów. Jest to obecnie najbardziej preferowana i przyszłościowa pod względem energetycznym forma wykorzystania biogazu - mówi prof. Zieliński.
Naukowcy z UWM, gdy zaczęli się zastanawiać nad prostym i tanim sposobem jego uszlachetniania dla podniesienia jakości energetycznej, postawili na osady pościekowe.
Dlaczego? Bo zagospodarowanie osadów z oczyszczalni to problem. Częściowo wykorzystywane są do użyźniania gleby (ale nie pod produkcję żywności) i do rekultywacji terenów zdegradowanych. Osady pościekowe trzeba kondycjonować na przykład tlenkiem wapnia, czyli, mówiąc prościej, posypywać wapnem, żeby nie cuchnęły. Na dodatek ich ilość w oczyszczalniach ścieków stale wzrasta. W 2019 r. w polskich oczyszczalniach wytworzono ponad milion ton suchej masy osadów.
Dwutlenek węgla reaguje z wapnem. A osady pościekowe wapnem się stabilizuje.
- Postanowiliśmy zatem te właściwości obu surowców wykorzystać – mówi prof. Zieliński.
Nic się nie zmarnuje
W toku badań kortowscy naukowcy opracowali sorbent składający się głównie z ustabilizowanych osadów pościekowych i paru innych dodatków, który oczyszcza biogaz do mieszaniny zawierającej aż 99% metanu i poniżej 1% CO2. Taki gaz nadaje się już i do sieci, i do napędzania silników w pojazdach.
Co więcej, przefermentowane odpady można wykorzystać do dalszego przetwarzania, np. do użyźniania i rekultywacji gleb. Wszystko więc wpisuje się w zasady gospodarki obiegów zamkniętych.
Próby laboratoryjne z uszlachetnianiem biogazu dały bardzo dobre wyniki. Obecnie zespół prof. Zielińskiego pracuje nad zwiększeniem wydajności procesu uszlachetniania biogazu i przygotowaniem reaktora do jego przeprowadzania w warunkach operacyjnych. Będzie on prototypem do prac nad modelem wdrożeniowym.
Biogaz - paliwo polityczne
Czy biogaz z lokalnych biogazowni uszlachetniany metodą kortowskich uczonych może uniezależnić Polskę od gazu rosyjskiego?
- W całości nie, ale na pewno biogaz może stać się ważnym, uzupełniającym źródłem zaopatrzenia. Dużo w tym względzie będzie zależeć od ceny gazu na świecie. A opłacalność naszej metody w dużym stopniu zależy od światowych cen gazu. Im będą wyższe, tym nasz biogaz potrzebniejszy – kończy prof. Zieliński.
Badania zespołu prof. Mariusza Zielińskiego są finansowane z programu MEiN pn. „Inkubator Innowacyjności 4.0”, Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020, współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.
Na zdj od lewej: prof. Marcin Zieliński, dr Magda Dudek, dr Marta Kisielewska, prof. Marcin Dębowski
opr. Lech Kryszałowicz