Przekształcanie biogazu z odpadów organicznych

Instalacja Pietro Fiorentini S.p.A w hiszpańskiej miejscowości La Coruña to zintegrowane rozwiązanie do bezpośredniego przekształcania biogazu w skroplony biometan i ciekły, biogeniczny dwutlenek węgla o jakości spożywczej. Zastosowanie innowacyjnych technologii kriogenicznych oraz oczyszczania i skraplania biometanu i CO2 (zamknięty cykl Rankine’go) pozwala instalacji działać wydajnie i konkurencyjnie, choćby na małą skalę.

Wybudowany na początku 2024 zakład, zaprojektowała Grupa Pietro Fiorentini wraz z ADD Synergy (hiszpańska spółka należąca do grupy Pietro Fiorentini odpowiedzialna za projekty bioLNG i bioCO2).

Przekształcanie biogazu z odpadów organicznych

Dzięki zastosowaniu kombinacji innowacyjnych technologii, takich jak cryoupgrading, doczyszczanie membranowe i niskotemperaturowe skraplanie produktów, zakład wpisuje się w lokalny zrównoważony model gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Przekształcenie i utylizacja odpadów komunalnych prowadzą do uzyskania czystej energii w postaci paliwa jakim jest bioLNG oraz skroplonego CO2, które można wykorzystać w wielu gałęziach przemysłu.

Sam proces (cryoupgrading) wykorzystuje zintegrowane podejście do procesu uszlachetniania biogazu jako alternatywnego sposobu prowadzenia procesu separacji gazów (względem np. technologii membranowej czy adsorpcji zmiennociśnieniowej), w którym następuje rozdział gazów, pozwalający uzyskać jednocześnie skroplony CO2 i gazowy biometan. W przypadku opisywanego projektu poprzez zastosowanie dodatkowej jednostki skraplającej uzyskiwany jest również skroplony biometan (LBM).

Zakład w La Coruna

Układ chłodzenia systemu kriogenicznego

Zbiorniki magazynowe LBM i L-CO2

Etapy procesu

W pierwszym kroku instalacja schładza biogaz do odpowiedniej temperatury, co pozwala na wstępną separację niskotemperaturową w celu uzyskania skroplonego dwutlenek węgla oraz biometanu w formie gazowej. Strumień ciekłego CO2 jest następnie oczyszczany z resztek metanu w kolumnie destylacyjnej. Siłą napędową procesu jest zarówno różnica lotności pomiędzy dwutlenkiem węgla a metanem oraz różnica temperatur panujących w kolumnie. Gaz resztkowy (metan) jest odbierany od góry kolumny i zawracany do strumienia biogazu.

Skroplony dwutlenek węgla o jakości spożywczej uzyskany w kolumnie destylacyjnej jest ostatecznie „dochładzany” w wymienniku ciepła w celu zapewnienia optymalnych warunków przechowywania. W kolejnym etapie biometan przechodzi przez niskociśnieniowy filtr membranowy, który umożliwia usunięcie resztkowego CO2, pozwalając na uzyskanie biometanu o stężeniu powyżej 99%. Proces ten jest istotny z punktu widzenia późniejszego skraplania biometanu. Odzyskany resztkowy CO2 jest zawracany do procesu.

Ostateczne oczyszczanie i schładzanie biometanu jest realizowane poprzez układ wymienników ciepła oraz zaworu rozprężnego Joule-Thompsona. Jednostka kriogeniczna oraz układ zarządzania gazem odparowanym w zbiorniku (Boil-off-gas – BOG) działa w połączeniu z systemem kontroli chłodzenia, który umożliwia precyzyjny dobór obciążenia energetycznego. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać niższy efekt konsumpcji energii w procesie oraz zmniejszyć emisję metanu wykorzystując regenerację i odzysk głównych składników.

Opisana realizacja przedstawia innowacyjne rozwiązania, które bezpośrednio przekształcają biogaz w skroplony biometan i ciekły CO2 o jakości spożywczej.

Opłacalność biznesowa

System charakteryzuje się wysoką wydajnością (zmniejszone zużycie i ślad węglowy) i niezawodnością optymalizując w ten sposób CAPEX I OPEX w celu zwiększenia opłacalności biznesowej.

Zrównoważony zwrot z inwestycji (ROI) wzrasta dzięki wychwytywaniu CO2 osiągając redukcję jego emisji na poziomie -26,74 gCO2 eq/MJ. Wykorzystanie CO2 ze źródeł odnawialnych będzie coraz bardziej pożądanym kierunkiem w rozwoju branży OZE państw UE. W związku z tym wychwytywanie CO2 stanie się konieczne, a najbardziej naturalną i zrównoważoną ekonomicznie formą jego uzyskania już dziś staje się biogaz.

Chcesz wiedzieć więcej? Czytaj Magazyn Biomasa:

Tekst: Dariusz Guzmański, Fiorentini Polska oraz Andrea Munaretto, Cryoinox

Zdjęcia: Pietro Fiorentini