elements36 - Evonik

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333 Der zentrale Schritt der Aufbereitung ist die weitgehende
Abtrennung des Kohlendioxids. CO2 ist nicht brennbar und mindert
daher den Heizwert. Nach den Vorgaben des Deutschen
Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) muss der CO2-Ge halt von üblicherweise 25 bis 45 Volumenprozent (Vol.-%) auf
unter 6 Vol.-% abgesenkt werden. Je nach Anforderungen der
Netzbetreiber darf der Restgehalt manchmal sogar 2 Vol.-% nicht
überschreiten, damit durch die Einspeisung von Biomethan die
Qualität des Gemischs aus Erdgas und Biomethan nicht unter die
vom Netzbetreiber zu gewährleistenden Werte absinkt.
Konventionelle Anlagen für künftige dezentrale
Energieversorgung oft ungeeignet
Für die Abtrennung des CO 2 haben sich in den vergangenen Jahren
unterschiedliche Verfahren am Markt etabliert. Die Mehrzahl
der Aufbereitungsanlagen nutzt die sogenannte Druckwechseladsorption,
bei der das CO 2 und enthaltene Spurengase an
porösen Materialien adsorbiert werden. Ein weiteres etabliertes
Verfahren ist die Druckwasserwäsche, bei der CO 2 , Schwefelwasserstoff
und Ammoniak in Wasser gelöst und ausgewaschen
werden. Speziell für größere Anlagen wird häufig die Aminwäsche
eingesetzt, bei der das CO 2 mittels einer Waschflüssigkeit
aus Aminverbindungen aus dem Biogasstrom ausgewaschen
Abbildung 2
Übersicht über die verschiedenen
Aufbereitungsverfahren
(in Anlehnung an G. Dachs, C. Zach,
Biogasaufbereitungssysteme zur
Einspeisung in das Erdgasnetz – ein
Praxisvergleich, SEV Bayern,
(2008))
Abbildung 3
Durchtrittsgeschwindigkeiten
unterschiedlicher Gase
in einer Polyimidmembran
Abbildung 4
Gasseparation mit Membranen
Abbildung 5
Funktionsweise
eines Membranmoduls
zur Gastrennung
elements36 Ausgabe 3|2011
H 2O
H 2
CO 2
wird. Eine noch relativ neue Technik im Zusammenhang mit
der Biogasaufbereitung ist die kryogene Gastrennung, die das
Kohlendioxid bei tiefen Temperaturen aus dem Gasstrom ausfriert.
All diese Verfahren haben einige gewichtige Nachteile: Sie
benötigen Energie, Hilfsmittel und Hilfschemikalien. Es entstehen
Abfälle und Abwasser, die aufbereitet und entsorgt werden
müssen. Zudem steht das Biogas nach der Aufbereitung meist
unter geringem Druck und muss für die Einspeisung beispielsweise
in ein Mitteldrucknetz mithilfe eines zusätzlichen Kompressors
auf Drücke von 15 bis 20 bar verdichtet werden.
Daher arbeiten konventionelle Aufbereitungsanlagen meist
erst ab einer Rohbiogasmenge von über 500 Normkubikmeter
pro Stunde (Nm³/h) wirtschaftlich. Das bedeutet: Für eine künftige
dezentrale Energieversorgung mit zahlreichen kleineren
Anlagen sind sie in der Regel ungeeignet.
Mehr Effizienz mit
Membrantechnologie
Weitaus mehr Flexibilität, Energie- und Kosteneffizienz verspricht
die Membrantechnologie, mit der Evonik als Hersteller
von Hochleistungskunststoffen schon seit Jahren Erfahrungen
gesammelt hat. Die Gastrennung mit Polymermembranen nutzt
Verfahren Trenneffekt An/Durch Abtrennung von
Druckwechseladsorption Adsorption Aktivkohle (Molekularsieb) CO 2 H 2 S H 2 O
Druckwasserwäsche Physikalische Adsorption Wasser CO2 H2S NH3 Genosorb® Physikalische Adsorption Genosorb® CO2 H2S NH3 H2O Monoethanolamin­Wäsche Chemische Adsorption Monoethanolamin CO 2 H 2 S
Membranverfahren Permeation Membran CO 2 H 2S NH 3 H 2O
Kryogene Gastrennung Rektifikation Tiefe Temperaturen CO 2 H 2 S
O 2
N 2
CH 4
Schnell Langsam
Biogas
CH 4
Membran
CO 4 NH 3 H 2 S H 2 O
Permeat
Hohlfasermembran
Mit Methan angereichertes Retentat
Mit CO 2 angereichertes Permeat
Biogas Retentat