Analyse der Biogasqualitäten in Deponien und Fermentern
mit Micro GC Fusion®
Der Klimawandel erhöht den Bedarf an erneuerbaren Energiequellen wie Biogas. Biogas ist eine Mischung aus Gasen, die durch die anaerobe Zersetzung organischer Verbindungen entstehen. Dies kann ein natürliches Nebenprodukt der Zersetzung sein, wie es auf Mülldeponien vorkommt, oder durch den Einsatz von kontrollierten anaeroben Fermentern, die zum Abbau von Biomassträgern wie tierischen oder industriellen Abfällen verwendet werden. Das aus diesen Materialien gewonnene Biogas kann aufgrund des hohen Energiegehalts des Methans (in der Regel 50-75 %) zur Stromerzeugung, für den Transport und als Pipelinegas verwendet werden. Die Überwachung der Zusammensetzung des Biogases ist ein entscheidender Faktor, um die Prozesse stabil und effizient zu halten.
Kohlendioxid (CO2) und Schwefel als Schwefelwasserstoff (H2S) im Gas herausgefiltert werden, um den Gesamtanteil an Methan und den Heizwert zu erhöhen. Dieses aufbereitete Gas, das auch als Renewable Natural Gas (RNG oder Biomethan) bezeichnet wird, kann dann im lokalen Erdgasnetz verwendet werden.
Analysegeräte wie Mikro-Gaschromatographen (GC) überwachen und verfolgen signifikante Veränderungen der Gaszusammensetzung. Sie bieten eine schnelle und zuverlässige Analyse der Gaszusammensetzung für die am häufigsten auftretenden Biogaskomponenten und das von wenigen ppm bis zu hohen Prozentwerten.
Deponie-Tuning
Die United States Environmental Protection Agency (EPA) fördert die effektive Nutzung von Biogas aus Mülldeponien zur Stromerzeugung, zum Heizen von örtlichen Wohngebieten und zur Aufbereitung zu verflüssigtem Erdgas (RNG) für die Einspeisung in Erdgaspipelines oder als Fahrzeugtreibstoff.
Die Effizienz der anaeroben Vergärung von organischen Abfällen in einer Deponie hängt vom Sauerstoffgehalt ab. Um hohe Gasqualitäten aufrechtzuerhalten, können die Betreiber die Deponie "tunen", indem sie die Luftzufuhr an den Bohrlochköpfen regulieren und Leckagen in den Rohrleitungen eindämmen. Einen wichtigen Hinweis darauf, wie ein Bohrlochkopf eingestellt werden sollte, liefert die Bestimmung der Gaskomponenten Sauerstoff, Stickstoff, Methan und Kohlendioxid, mit einem Gaschromatographen. In einigen Fällen kann auch der im Bohrlochgas enthaltene Wasserstoff analysiert werden.
Messung schädlicher Komponenten
Je nach Quelle kann Biogas schädliche Verbindungen und Schadstoffe wie Kohlenmonoxid (CO) und Schwefelwasserstoff (H2S) enthalten. H2S kann bereits in Mengen von 10 ppm schädliche Auswirkungen auf Anlagen, Prozesse und Menschen haben. In einigen Deponien kann der H2S-Gehalt mehr als 3 % betragen. Der Micro GC Fusion kann, hohe H2S-Konzentrationen zu messen und gleichzeitig eine genaue Analyse anderer wichtiger Verbindungen durchzuführen.
Die EPA-Vorschriften verlangen auch die Überwachung von CO in ausgewählten Hochtemperaturbrunnen. Der Micro GC Fusion analysiert 100 ppm CO, wie in 40 C.F.R. § 63.1961(a)(5) gefordert.
Vorteile der Micro GC-Technologie
Die Mikro-GC-Technologie bietet schnelle Analysen in einem transportablen Gehäuse. Mikro-GCs können für Gasanalysen vor Ort, z. B. auf Mülldeponien, einfach mobil genutzt werden und haben den Vorteil, durch direkte Analyse die Probe nicht beim Transport zu verfälschen und Ergebnisse möglichst schnell zu liefern. Alternativ kann der Micro GC auch stationär betrieben werden. Alternativ kann der Micro GC an einem festen Standort aufgestellt werden, seine kleine Standfläche ist dabei optimal, wenn nur wenig Platz zur Verfügung steht.
Jeder Micro GC enthält ein bis vier Module, von denen jedes über unabhängige Methodenparameter verfügt, die in Geschwindigkeit und Einzel-Komponententrennung optimiert werden können. Eine Temperaturprogrammierung der Trennsäulen stellt sicher, dass schwerere Komponenten vollständig von den Trennsäulen eluiert werden und diese damit “sauber” bleiben. Innerhalb weniger Minuten kann dadurch eine vollständige Analyse des Biogases durchgeführt werden.