C SVU-rapport C SGC 246: Karakterisering av föroreningar i biogas före och efter uppgradering till fordonsgas

Information om ny rapport från Svenskt Vatten Utveckling!
Nr: C SGC 246
Titel: Karakterisering av föroreningar i biogas före och efter uppgradering till fordonsgas
Författare: Karine Arrhenius, SP; Ulrika Johansson, SP
Område: Biogas

Sammandrag: I detta projekt har det kartlagts vilka föroreningar som vanligen förekommer beroende på vilket substrat som rötas. Det har också studerats hur effektivt olika reningstekniker/uppgraderingstekniker tar bort de föroreningar som har identifierats i biogaser. För att bedöma renheten hos de uppgraderade gaserna har det kontrollerat huruvida de uppfyller kraven som ställs i den svenska standarden SS15 54 38 ”Krav på biogas som fordonsdrift”.

Sammanfattning: Biogas producerad genom rötning av organiskt avfall, avloppsslam, grödor eller biprodukter från livsmedelsindustri samt i deponier innehåller föroreningar som kan vara skadliga för komponenter som kommer i kontakt med biogas under dess användning. I detta projekt har det kartlagts vilka föroreningar som vanligen förekommer beroende på vilket substrat som rötas. P-cymen och D-limonen, två terpener, har identifierats som karakteristiska för biogasprover från anläggningar där hushållsavfall rötas, medan förekomst av en ”olje”- fraktion innehållande alkaner med 9 till 13 kolatomer är karakteristisk för biogas från reningsverk. Ketoner och svavelämnen förekommer vanligen i biogasprover från rötning av energigrödor och biprodukter från livsmedelsindustri. Kartläggning av sammansättningen av flyktiga organiska ämnen (VOC) i biogasprover från rötning av gödsel har inte gjorts eftersom för få prover har analyserats. För att förstå sambandet mellan substratet och förekomst av karakteristiska föroreningar i biogas måste substratsammansättning studeras närmare. En fråga är om de föroreningar som har identifierats i den här studien enbart kommer genom förångning och i så fall varför dessa ämnen och inte andra flyktiga komponenter återfinns i biogasen.

I den här studien har också studerats hur effektivt olika reningstekniker/uppgraderingstekniker tar bort de föroreningar som har identifierats i biogaser. En generell anmärkning är att rengaser innehåller fortfarande en del av de karakteristiska föroreningarna som har identifierats för varje substrat i mer eller mindre omfattning beroende på reningsteknik/uppgraderingsteknik. Resultaten visar på varierande effekter på kolfilter. Vissa kolfilter kan ta bort mer än 90% av föroreningar medan i andra kolfilter tas bort mindre än 10% av föroreningarna. Resultaten visar att de studerade aminskrubbrarna endast måttligt påverkar sammansättningen av föroreningarna. Här tas föroreningarna bort (till mer än 95%) i torkningssteget och föroreningarna återfinns därmed i kondensatvattnet. Vattenskrubber används parallellt med andra uppgraderingstekniker (aminskrubber respektive PSA) i två av de medverkande anläggningarna. Rengaser som uppgraderades med vattenskrubber innehöll i båda fallen betydligt mer VOC än gasen som parallellt uppgraderades med andra uppgraderingstekniker. 20-30% av föreningarna finns kvar i gaserna som uppgraderats med vattenskrubber medan max 10% av föroreningarna återfanns i gaser som uppgraderats med andra tekniker. De två PSA anläggningar som har studerats här visar bra effekt för borttagning av föreningar (mer än 98%).

För att bedöma renheten hos de uppgraderade och torra gaser som har studerats i den här studien har vi kontrollerat huruvida de uppfyller kraven som ställs i den svenska standarden SS15 54 38 ”Krav på biogas som fordonsdrift”. Kraven ställs för huvudkomponenter samt kväveföreningar inkl. ammoniak och svavelföroreningar inkl. svavelväte. Alla utom en av de analyserade rengaser uppfyller de krav som ställs angående huvudkomponenter (för hög koldioxidhalt). Alla rengaser uppfyller krav som ställs för svavelföroreningar och kväveföroreningar. När det gäller andra föroreningar finns det i dagsläget inga krav för tillåtna halter fast det pågår diskussioner i Sverige och Europa för att sätta krav för siloxaner och halogenerade kolväten eftersom dessa ämnen har påpekats som möjlig orsak till odiagnostiserade driftproblemen i gasfordon. Det finns däremot inga uppgifter om huruvida andra föroreningar som har identifierats i den här studien (bland annat terpener, kolväten, ketoner) påverkar fordonsgasdrift.

Närvaro av aminer i betydande halter har observerats i vissa fall i rengaser som uppgraderats med aminskrubber. Under vilka förhållanden som aminer följer med den renade gasen bör studeras i kommande arbeten.

Sökord: Biogas, fordonsgas, substrat, föroreningar, sammansättning

Keywords: Biogas, fuel gas, feedstocks, contaminants, composition