Biogas

Controllo degli odori
6 Settembre 2019
Il processo di produzione di biogas è una serie di fasi complesse volte a produrre metano dai rifiuti. Gli impianti di biogas tradizionali possono utilizzare diversi tipi di rifiuti come materia prima, tra cui, ad esempio, la biomassa. Poiché la materia prima è rinnovabile, gli impianti di biogas producono energia verde, contribuendo a un'economia circolare. Secondo la World Bioenergy Association, il settore della produzione di biogas è uno dei più in rapida crescita tra tutti i settori dei biocarburanti. La crescita media della produzione di biogas è stata dell'11,2% nel 2014, raggiungendo una produzione complessiva di 58,7 miliardi di Nm 3. Quasi la metà di questa quantità è stata prodotta in Europa,
dove sono in funzione circa 17000 impianti di biogas. La Germania è il paese leader in termini di numero di impianti di biogas, con un totale di 11000 installazioni, seguita dall'Italia con 1 600 e dalla Francia con 800.

L'ozono può essere utile in diverse parti del processo di produzione del biogas. Tra le altre possibilità, abbiamo identificato tre applicazioni principali per il trattamento dell'ozono negli impianti di biogas:
• Pre-trattamento del substrato per migliorare la resa di biogas
• Riduzione di H 2 S per il miglioramento del metano
• Controllo degli odori
Biogas
Una panoramica delle possibili applicazioni dell'ozono nel processo di produzione del biogas.
APPLICAZIONE
SCOPO
RISULTATO
Pretrattamento del substrato per migliorare la resa di biogas Abbattere grandi polimeri in monomeri Conversione del substrato fino al 100% superiore in biogas
Riduzione di H 2 S per l'upgrade del metano Abilita la purezza del metano per biocarburanti mediante la rimozione di H 2 S. Fino al 30% in più di metano prodotto
Controllo degli odori Rimozione di contaminanti odorosi e corrosivi Odore minimizzato e H 2 S
LO SAPEVATE...

Un singolo sistema di ozono può essere utilizzato per trattare contemporaneamente aria e acqua. Ciò rimuoverà l'odore e l'H 2 S, aumentando nel contempo la resa di biogas.

LO ZOLFO È IL PROBLEMA

In ogni fase del processo di produzione di biogas, sono comunemente presenti composti e ioni di zolfo. Questi composti sono spesso responsabili di una varietà di problemi che incidono sulle prestazioni complessive. Ad esempio, elevate quantità di ioni zolfo nella materia prima migliorano l'attività di riduzione dello zolfo batteri (SRB) nel digestore, inibendo l'attività dei microrganismi che producono metano come gli archaea. Di conseguenza, la resa della produzione di metano viene ridotta mentre viene favorita la produzione di composti a basso contenuto di zolfo, come H 2 S. Quando dal digestore vengono rilasciate alte concentrazioni di H 2 S, il processo può causare odori e problemi di corrosione. In particolare, i problemi di odore sono comuni negli impianti di biogas, dal momento che H 2 S ha una delle soglie di odore più basse conosciute, rendendo il naso umano molto sensibile anche a tracce di concentrazioni.

PRETRATTAMENTO FEEDSTOCK

Prima della fase di digestione anaerobica, viene spesso implementata una fase di pretrattamento. Lo scopo di questo passaggio è ridurre il carico di lavoro dei batteri fermentativi idrolitici di rendendo il substrato più facilmente biodegradabile.
Ciò include proprietà come aumentare la superficie, dissolvere la materia complessa, ridurre la cristallinità polimeri come la cellulosa, ecc. I tipi più comuni di pretrattamento applicati oggi sono riassunti nelle tabelle seguenti.
PRETRATTAMENTI FISICI
Meccanico Fresatura per ridurre la dimensione delle particelle, aumentando la disponibilità di biomassa.
Porta ad una maggiore complessità aumentando la sensibilità e i costi del processo.
Termico Riscaldamento (200 o C), interruzione dei legami idrogeno (macrostrutture chimiche), aumento della disponibilità di biomassa.
Porta a un'elevata domanda di energia.
PRETRATTAMENTI CHIMICI
Alkali Trattamento alcalino per diverse settimane, facilitando la degradazione dei composti ligno-cellulosici.
Richiede grandi quantità di sostanze chimiche, manipolazione chimica e porta a un processo lento.
Trattamento con ozono Ozonizzazione in linea, aumentando significativamente la biodegradabilità della materia organica stabile,
potenzialmente triplicando la produzione di biogas.
PRETRATTAMENTI BIOLOGICI
microbiologica Compostazione, una fase di pretrattamento aerobico che forma enzimi idrolitici,
facilitando il primo passo della digestione anaerobica.
Fungal Le colture pure di funghi aerobici durante un periodo di incubazione di 4 giorni possono comportare fino al 40% in più di biogas prodotto
e un aumento del grado.
Pre-trattamenti comuni per la materia prima prima della digestione anaerobica.

VANTAGGI DEL TRATTAMENTO ALL'OZONO DI FEEDSTOCK

L'ozono è noto per le sue proprietà altamente ossidanti e ha dimostrato di essere in grado di degradare parti della complessa materia organica utilizzata come materia prima per un digestore anaerobico. Ad esempio, quando si applica l'ozono a una materia prima di fango attivato da rifiuti, gli effetti sono molteplici. Quando l'ozono viene dosato correttamente, la conversione del substrato in biogas può essere notevolmente aumentata, come mostrato dalla figura a destra.
In molti casi, come la produzione di biogas da fanghi attivati ​​dai rifiuti, i risultati mostrano un forte impatto positivo del trattamento con ozono. Questo risultato è dovuto all'alto contenuto di batteri aerobici e materia organica non degradata in questo tipo di materia prima. In queste condizioni, l'ozono ossida rapidamente qualsiasi legame insaturo, formando radicali, che continuano a ossidare altra materia organica.

Questo meccanismo di reazione porta ad una maggiore biodegradabilità della materia prima, che si traduce in una maggiore produzione di biogas.
L'ozono è noto per le sue proprietà altamente ossidanti e ha dimostrato di essere in grado di degradare parti della complessa materia organica utilizzata come materia prima per un digestore anaerobico. Ad esempio, quando si applica l'ozono a una materia prima di fango attivato da rifiuti, gli effetti sono molteplici. Quando l'ozono viene dosato correttamente, la conversione del substrato in biogas può essere notevolmente aumentata, come mostrato dalla figura a destra.
In molti casi, come la produzione di biogas da fanghi attivati ​​dai rifiuti, i risultati mostrano un forte impatto positivo del trattamento con ozono. Questo risultato è dovuto all'alto contenuto di batteri aerobici e materia organica non degradata in questo tipo di materia prima. In queste condizioni, l'ozono ossida rapidamente qualsiasi legame insaturo, formando radicali, che continuano a ossidare altra materia organica.

Questo meccanismo di reazione porta ad una maggiore biodegradabilità della materia prima, che si traduce in una maggiore produzione di biogas.
LO SAPEVATE...

I costi operativi del trattamento con ozono sono normalmente meno della metà rispetto alle tecnologie concorrenti.

DIGESTIONE ANAEROBICA

Dopo la fase di pretrattamento, la materia prima entra nel digestore per la conversione biochimica. In questa unità, diversi tipi di microrganismi reagiscono con la materia prima in diverse fasi. Tutti gli stadi sono anaerobici, cioè in assenza di ossigeno. Questi sono riassunti nella tabella a destra.

La produzione di metano attraverso la digestione anaerobica può essere eseguita con un processo a uno o due stadi. Nel primo caso, tutte le fasi di reazione sopra riportate vengono eseguite nello stesso reattore. Il substrato viene convertito in metano con una concentrazione del 50-55% nel biogas, a seconda del tipo di substrato. Nel processo a due fasi solo le fasi di reazione fino a quando l'acetogenesi non vengono eseguite nella prima digestivo.
PASSO
DESCRIZIONE
Idrolisi Abbattimento di substrato di grandi dimensioni, come cellulosa
e proteine ​​in glucosio e aminoacidi
Fermentazione Formazione di acidi organici volatili e alcoli
acetogenesi Formazione di acetato, anidride carbonica e idrogeno
metanogenesi Formazione di metano e anidride carbonica
I passaggi della fase di digestione anaerobica.

La seguente produzione di metano viene eseguita in una seconda fase, chiamata fase di potenziamento del metano. Dividendo il processo in due fasi, è possibile aumentare il metano concentrazione nel biogas fino al 70%. Pertanto, il sistema diventa più efficiente e i costi per la seguente purificazione del biogas sono ridotti.

VANTAGGI DELLA RIDUZIONE DI H 2 S TRAMITE IL TRATTAMENTO ALL'OZONO NEL DIGESTER

Quando il biogas viene prodotto in un processo a due stadi, è possibile ridurre la concentrazione di H 2 S prima dell'upgrade del metano iniettando ozono nel digestore. In questo modo, l'H 2 S viene ridotto anche prima della produzione di metano, ottenendo un sistema più efficiente

e costi inferiori per la pulizia finale del biogas. Poiché il processo di digestione è anaerobico, l'iniezione di ozono deve essere attentamente controllata per non compromettere le condizioni del processo. Normalmente, l'ozono viene iniettato nella sacca d'aria sopra il letto biologico nell'unità digestore.

In alternativa, può essere iniettato in un serbatoio intermedio tra il digestore e l'unità di potenziamento del metano.

Maggiori informazioni sulla riduzione di H 2 S per l'upgrade del metano .

BIOGAS DOPO IL TRATTAMENTO

Nel biogas dopo l'upgrade del metano, sono spesso presenti alte concentrazioni di idrogeno solforato, creando problemi per le seguenti fasi del processo. La corrosione è uno dei problemi da considerare, poiché livelli molto elevati di H 2 S possono corrodere i tubi e la strumentazione di processo, con conseguenti costi fino a diverse migliaia di euro per anno.

L'odore è anche uno dei maggiori problemi legati all'upgrade del gas metano.
Ciò è dovuto all'elevata sensibilità del naso umano all'acido solfidrico, poiché i recettori degli odori sono attivati ​​per concentrazioni nell'intervallo parte per miliardo (ppb).

Pertanto, anche una piccola perdita nelle linee di processo o un'apertura in una fase del processo, può creare un problema di odore per una vasta area, poiché il gas emesso deve essere diluito fino a 200000 volte prima che l'odore sia mascherato.

VANTAGGI DEL CONTROLLO DEGLI ODORI CON SOLUZIONI A BASE DI OZONO

Partendo da soluzioni tradizionali, JunOxy ha sviluppato soluzioni innovative a base di ozono per le emissioni di odori, migliorando notevolmente la redditività del processo e mantenendo standard elevati in termini di grado di rimozione. Un riepilogo dei costi operativi di una soluzione tradizionale, rispetto alle nostre soluzioni basate sull'ozono, è presentato nella figura a destra.
Dalla figura a destra, si può vedere che i costi operativi di una soluzione JunOxy sono più di quattro volte inferiori a quelli di una soluzione tradizionale, anche per configurazioni non ottimali. I minori costi operativi si traducono in grandi risparmi economici ogni anno, per un valore fino a 100.000 euro all'anno. La figura evidenzia anche la flessibilità della nostra soluzione. Poiché ogni processo di biogas è diverso e ha requisiti diversi, è importante adattare il nostro sistema alle esigenze dei clienti. Pertanto, ogni la soluzione è attentamente progettata e realizzata su misura per massimizzare i vantaggi per il cliente, come i costi operativi nel caso presentato. Oltre ai grandi risparmi sui costi, la soluzione JunOxy garantisce prestazioni elevate e robuste per tutta la sua durata, garantendo un'efficace rimozione degli odori per un tempo molto lungo.
Una soluzione JunOxy comune per il controllo degli odori è composta da più fasi, tra cui le unità di ozono RENA Pro e la soluzione di controllo degli odori Nodora.

Biogas
Il costo operativo per una soluzione tradizionale (a sinistra) è quattro volte superiore rispetto a una delle tre possibili soluzioni JunOxy. La nostra soluzione sarà 1) trattamento dell'ozono RENA Pro o 2) filtro dell'aria Nodora o 3) RENA Pro e Nodora. Il costo totale aumenta con la concentrazione di ozono prodotta da RENA Pro - con il costo totale più basso ottenuto con una combinazione ottimale di ozono e Nodora.

RIUTILIZZO DELL'EFFLUENTE LIQUIDO

Dopo la produzione di biogas, l'effluente liquido ha ancora un alto contenuto di composti azotati che costituiscono una risorsa importante. Questi possono essere riutilizzati in agricoltura come fertilizzante per le colture, offrendo così importanti risparmi economici. Tuttavia, è necessario un ulteriore trattamento, prima di un riutilizzo efficace, per rimuovere gli odori emessi e i colori spiacevoli .

L'ozono può essere utilizzato per risolvere entrambi i problemi contemporaneamente. Iniettando nell'effluente, i benefici iniziano alla fonte, minimizzando gli odori anche prima dell'emissione.
Inoltre, il contenuto di COD viene notevolmente ridotto, determinando un cambiamento di colore che consente di riutilizzare questi effluenti come fertilizzanti.

Maggiori informazioni sul controllo degli odori e sulla soluzione di ozono Pro RENA per il trattamento degli odori.

Maggiori informazioni sul trattamento del COD e sulla soluzione di ozono RENA Vivo , per ridurre il COD.

LE IMPRESE VERDI DOVREBBERO USARE LE TECNOLOGIE VERDI

Una delle sfide degli impianti di biogas è il rigoroso requisito di rimozione di H 2 S dopo la fase di digestione anaerobica, prima dell'aggiornamento.

Un'altra costante fonte di preoccupazione sono gli odori emessi dall'impianto di biogas. Oggi, entrambi possono essere risolti in modo efficace e verde.

Abbiamo sviluppato un catalizzatore specifico per la rimozione di H 2 S: il RubicatTM. Anche senza ossigeno, H 2 S viene rimosso, senza lasciare tracce prima dell'aggiornamento palcoscenico. Poiché il meccanismo di funzionamento è catalitico, il Rubicat ha una durata di vita molto più lunga rispetto alle tecnologie tradizionali, come i carboni attivi. Il CAT Nodora può ridurre del 40-95% i costi operativi.

Inoltre, è possibile gestire i problemi di odore all'interno dell'impianto producendo ozono in modo molto economico in loco. L'ozono viene portato nella ventilazione esistente per ridurre gli odori e quindi passare attraverso un ADS Nodora come lucidatura finale fase, prima della dimissione.

I produttori ambiziosi di biogas hanno un'opzione aggiuntiva: trattare la biomassa con l'ozono, che in alcune applicazioni può raddoppiare la quantità di rendimento del biogas.

Indipendentemente dall'applicazione, il trattamento sarà efficiente, ecologico e facile da gestire.

LE NOSTRE SOLUZIONI PER IL TRATTAMENTO DEGLI ODORI NEGLI IMPIANTI BIOGAS

RIMOZIONE DI H 2 S PRIMA DELL'AGGIORNAMENTO

Con la nostra soluzione non sono necessarie diverse tecnologie per gestire l'H 2 S. Nessun carbone attivo, ozono o altri metodi di trattamento. Il nostro CAT Nodora sviluppato internamente equipaggiato con Rubicat è sufficiente. Il sistema Nodora è progettato per utilizzare costantemente tutto il materiale attivo, aumentando notevolmente l'efficienza di rimozione diH 2 S e la durata del materiale filtrante.

RIMOZIONE

DEGLI ODORI DI INHOUSE Gli odori da fonti interne vengono rimossi attraverso la ventilazione e gli odori raccolti possono quindi essere trattati con RENA Pro e Nodora ADS prima che l'aria venga scaricata nell'ambiente.

NON È NECESSARIA LA RICOSTRUZIONE. COSTO OPERATIVO MINIMO.

Il nostro consiglio più importante è di analizzare attentamente l'aria. Le analisi e i test pilota che eseguiamo presso le nostre strutture si concentrano su flussi e concentrazioni, preparando la progettazione del metodo di trattamento ottimale.

Nodora è installato in industrie con forti requisiti normativi per la riduzione degli odori. Tutti i sistemi Nodora sono adattati al carico corrente per ottenere la massima H 2 S possibile e la riduzione degli odori. Uno dei tanti vantaggi della combinazione trattamento con ozono e Nodora è che il materiale attivo è attivo almeno cinque volte più a lungo di una soluzione senza un precedente trattamento con ozono.
Biogas
Una soluzione standard che utilizza il trattamento con carbone attivo è sia costosa che inefficace rispetto al nostro CAT Nodora. Le elevate prestazioni di Nodora CAT sono dovute all'avanzato materiale attivo utilizzato, al mix di materiali e al design complessivo che utilizzano allo stesso modo tutto il materiale filtrante. Gli esperimenti sono stati condotti a Stoccolma, con la collaborazione del KTH Royal Institute of Technology. Le condizioni reali di biogas sono state testate con una concentrazione di H 2 S di 1000 ppm.

Biogas
L'uso di Nodora CAT ridurrà i costi della metà rispetto al carbone attivo tradizionale. Quando si sostituisce un tradizionale sistema a carbone attivo, il ritorno dell'investimento sarà inferiore a due anni.

RENA PRO OZONE SYSTEM

Metodo di trattamento: ozonizzazione
Riduzione degli odori: fino al 98%
Capacità di rimozione: idrogeno solforato, mercaptani e composti organici volatili
Costo operativo: minimo: materiali di consumo economici e consumo di elettricità del sistema di ozono
Gestione: minima, on / off o
Monitoraggio automatico: remoto 24/7 con contratto di assistenza RENA premium
Materia prima: aria ambiente per produrre ossigeno
Distribuzione dell'ozono: tubi da 8 mm
Impronta: 80x60 cm


NODORA CAT

Metodo di trattamento: catalisi Riduzione
H 2 S : fino al 100%
Capacità di rimozione: solfuro di idrogeno
Costo operativo: minimo rispetto ai carboni attivi a causa di una durata molto più lunga
Manipolazione: nessuna, non richiede elettricità o calore
Monitoraggio: N / A
Materiale attivo: Rubicat
Impronta: 1160x760 mm

NODORA ADS

Metodo di trattamento: adsorbimento selettivo
Riduzione degli odori:
capacità di rimozione fino al 100% : mercaptani, composti organici volatili e ammine
Costo operativo: minimo rispetto ai carboni attivi a causa di una durata molto più lunga
Manipolazione: nessuna, senza elettricità o calore richiesto
Monitoraggio: N / A
Materiale attivo: su misura per ogni applicazione
Impronta: 1160x760 mm

SERVIZI AGGIUNTIVI

Accordo di servizio: adattato alle necessità e ai requisiti del cliente e può includere un servizio di manutenzione annuale completo
Analisi dell'aria: eseguita presso la sede di JunOxy
Progettazione del processo su misura: eseguita presso la sede di JunOxy
Produzione: presso le nostre strutture in Svezia