Die anaerobe Vergärung ist ein Prozess, der ideale Bedingungen für den natürlichen Abbau von Bioabfällen schafft, um sie in Ressourcen umzuwandeln: Biogas und Gärreste.
Der Bau hat sich in Frankreich seit Anfang der 2000er Jahre beschleunigt, insbesondere in den letzten fünf Jahren, wo das Injektionsrückgewinnungsmodell (Produktion von in Erdgasnetze eingespeistes Biomethan) den Markt dominiert hat. Dieses Modell ist teurer in der Umsetzung, aber auch rentabler.
Bestehende Systeme werden im Laufe der Zeit weiter erforscht und vertieft, um zu immer effizienteren Konstruktionen zu gelangen und gleichzeitig verantwortungsvoll zu bleiben. In diesem Artikel geben wir Ihnen einige Beispiele für neue Technologien oder Methoden im Bereich der Methanisierung.
Bei der Konstruktion von Reaktoren entstehen viele Innovationen: Festbettreaktoren, Wirbelschichtreaktoren oder sogar Membranreaktoren ... Durch die Optimierung dieser Teile können wir die Effizienz der Biogasproduktion und damit den Ertrag einer Methanisierungsanlage steigern.
Festbettreaktoren verwenden beispielsweise einen festen Träger, an dem sich Bakterien anlagern und so die Oberfläche für die Verdauung vergrößern.
Wirbelschichtreaktoren ermöglichen eine effizientere Zirkulation organischer Abfälle durch den Reaktor, um die Durchmischung und Verdauung zu verbessern.
Membranbioreaktoren sind mit speziellen Membranen ausgestattet, die den Verbleib von Bakterien im Reaktor ermöglichen und gleichzeitig den Durchtritt von Biogas ermöglichen – dies erhöht die Effizienz des Prozesses und erleichtert die Biogasrückgewinnung.
Auch die Vorbehandlung von Bioabfällen ist ein Bereich, in dem sich Innovationen entwickeln. Tatsächlich ist es bei bestimmten Abfällen, deren Zersetzung lange dauert, sehr nützlich, um die Gesamteffizienz der Struktur zu optimieren.
Beispielsweise nutzt die thermische Hydrolyse Hitze und Druck, um komplexe organische Materialien in einfachere Verbindungen aufzuspalten.
Es entstehen auch ausgefeiltere Mahltechniken, um Abfälle durch Mahlen aufzubereiten und so ihre Verdaulichkeit zu erhöhen.
Auch die Auswahl und Verteilung der Substrate werden dank der Forschung immer besser kontrolliert. Diese konzentrieren sich nun auf den möglichen Einsatz spezifischer Substrate, die aufgrund ihrer besonderen chemischen Zusammensetzung die Biogasproduktion steigern könnten (wie zum Beispiel Mikroalgen).
Ein weiterer Forschungsbereich sind Biogasreinigungssysteme : Derzeit gibt es zwei Hauptsysteme.
Die erste ist die Reinigung mithilfe selektiver Membranen, die Methan durchlassen und gleichzeitig Kohlendioxid und andere gasförmige Verunreinigungen auf der einen Seite (Gastrennungsmembranen) und Wasser auf der anderen Seite entfernen, um Feuchtigkeit aus dem Biogas zu vermeiden (Wassertrennungsmembranen).
Die zweite ermöglicht die Wasseraufbereitung durch mehrere Prozesse:
- Kondensation: Beseitigung des im Gas enthaltenen Wasserdampfes durch dessen Verflüssigung
- Entmineralisierung: Entfernung gelöster und mineralischer Salze (Wasserbestandteile) mittels Ionenaustauscherharzen
- Filtration: Entfernung fester Partikel aus dem im Biogas enthaltenen Wasser (Sandfilter, Patronenfilter usw.)
Neben diesen beiden Systemen entwickeln sich einige Innovationen.
Mittels Elektrolyse kann mithilfe spezieller Elektroden Kohlendioxid (CO₂) aus Biogas abgetrennt werden. Diese Methode ist möglicherweise energieeffizienter als einige andere Reinigungstechniken.
Mithilfe einer fortschrittlichen Adsorption an bestimmten Materialien wie modifizierten Zeolithen oder Polymermaterialien können Verunreinigungen selektiv aus Biogas entfernt und so eine hochwertige Reinigung gewährleistet werden.
Es kann eine flüssige und selektive Absorption von CO2 mittels spezieller Lösungsmittel eingesetzt werden. Diese Lösungsmittel können zur Wiederverwendung regeneriert werden, was den Prozess nachhaltiger macht.
Bei der Kryotechnik wird Biogas auf sehr niedrige Temperaturen gekühlt, um Verunreinigungen zu kondensieren, die dann entfernt werden können. Diese Methode kann besonders effektiv bei der Entfernung von Feuchtigkeit aus Biogas sein.
Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Graphen können Filter auf Graphenbasis verwendet werden, um Verunreinigungen selektiv aus Biogas zu entfernen und so eine effizientere Filtration zu ermöglichen.
Schließlich werden fortschrittlichere Membranen wie Flüssigkristallpolymermembranen entwickelt, um die Effizienz der Gastrennung, einschließlich der CO₂-Entfernung, zu verbessern.
Es wird auch an innovativen Speichersystemen für die erzeugte Energie geforscht, um die erzeugten Ströme einfacher verwalten zu können.
Im Bereich der Systemüberwachung und -steuerung entstehen neue intelligente Objekte, die wichtige Parameter überwachen und bei Abweichungen schnell reagieren können. Es gibt zum Beispiel smarte Sensoren, aber auch künstliche Intelligenz lässt sich nutzen, um Bedingungen vorherzusagen und zu optimieren.
Mehrere Anlagen in Frankreich (zum Beispiel in Troyes oder Okzitanien) wurden mit dem Ziel gebaut, alle Arten von Ideen und Technologien zu testen, die, wenn sie sich als erfolgreich erweisen, später in französischen Methangasanlagen und auf der ganzen Welt demokratisiert werden könnten.
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