Vyvinuli jsme metodu čištění bioplynu z bioplynových stanic a čistíren odpadních vod

Dokončili jsme projekt vývoje inovativní metody čištění bioplynu na kvalitu zemního plynu. Bioplynové stanice tak získávájí příležitost pro další rozvoj i v lokalitách, kde dnes není možné vyvést elektrický výkon a kde je problematické využítí tepla z kogenerační jednotky.


Cílem projektu bylo podpořit vývoj a poloprovozní ověření nízkonákladové a spolehlivé metody úpravy bioplynu na biometan, tj. upravit bioplyn na kvalitu, kterou předepisuje norma pro vtláčení zemního plynu do distribuční sítě. Mimo jiné je požadován minimálně 96-98% obsah metanu. Běžné separační metody jsou náročné jak investičně (stavba absorpčních kolon), tak provozně -  provozní náročnost je způsobena velkou měrnou spotřebou energií, navíc často doprovázenou produkcí toxických látek.

Principem čistící metody je membránová separace složek bioplynu. Klíčovými komponentami bioplynu jsou metan a oxid uhličitý, nejvíce zastoupenou znečišťující látkou je oxid siřičitý. Princip separace (obrázek) byl v laboratorním měřítku ověřen v Ústavu chemických procesů Akademie věd České republiky. Voda jako separační médium je v principu jedinou spotřebovanou chemickou látkou. Rovněž odpadají energeticky náročné operace a užití drahých materiálů – používané jsou běžně dostupné membrány z procesů čištění vody.

V rámci projektu byla sestavena a zprovozněna dvě pilotní zařízení, zpracovávající 0,2 m3 bioplynu hodinově. Na zařízeních bylo testováno možné zefektivnění celého separačního procesu a byla ověřena účinnost vlastní membránové separace a životnost klíčových komponent. Konkrétně byly provedeny následující okruhy testů:

  • Testování separace bioplynu z bioplynových stanic (BPS), využívajících různé typy vsádek a testování bioplynu z čistíren odpadních vod (ČOV)
  • Ověření dlouhodobé schopnosti nepřetržitého provozu všech komponent pilotního zařízení včetně ověření předpokladů o životnosti membrán
  • Vytvoření koncepce optimálního využití metody spolu se zdrojem bioplynu, v závislosti na velikosti zdroje bioplynu a na dalších podmínkách (vzdálenost k plynovému řádu, vzdálenost k plynové kogenerační jednotce, nebo možnosti lokální spotřeby biometanu)

 

V dalších fázích testování se čekává provedení dodatečných testů, které budou zaměřeny na zvětšení zařízení na velikost cca 6 m3 bioplynu za hodinu, zajištění plně automatizovaného bezobslužného provozu, další snížení provozních nákladů a také na prověření limitu životnosti zařízení a související možnost poskytnutí záruk na výrobek. 

Předpokládá se, že potenciální uživatelé budou BPS, popřípadě čistírny odpadních vod. Některé BPS i ČOV mají problém s efektivním využitím tepelné energie z kogenerační výroby. Brzdou rozvoje BPS v některých lokalitách bývá nemožnost vyvedení elektrického výkonu - tento problém nasazením metody zcela odpadá, protože namísto elektrické energie je vyráběn biometan. Alternativní způsob zlepšení ekonomiky BPS spočívá v zajištění bioplynu jakožto levného zdroje paliva (biometan = compressed natural gas, CNG) pro motorová vozidla, spojená s provozem BPS. První výsledky naznačují, že aplikace na BPS a ČOV může mít atraktivní ekonomickou návratnost bez jakýchkoliv dotací.

Další možné nasazení metody spočívá v obohacování plynů s nízkým obsahem metanu, které není dnes možné efektivně energeticky využít, například skládkové, nebo důlní plyny.

Detail membránové separace

Majitelem patentu pro využití této metody je Česká hlava, s.r.o. (www.ceskahlava.cz).