BIONICO: pilotażowa instalacja do bezpośredniego przetwarzania biomasy w wodór
W związku z dążeniem do dekarbonizacji światowej gospodarki, coraz częściej prowadzone są badania prowadzące do odkrycia bardziej ekologicznych źródeł energii. Wodór może przyczynić się do zmniejszenia zarówno emisji zanieczyszczeń, jak i produkcji szkodliwych gazów cieplarnianych. Jednak obecnie większość wodoru wytwarzana jest przy pomocy gazu ziemnego, węgla lub ropy naftowej, co wiąże się z emisją dwutlenku węgla. Biomasa jest niemal neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla odnawialnym źródłem energii. W procesie beztlenowej fermentacji pozostałości biomasy z różnych źródeł – na przykład z odpadów zwierzęcych, oczyszczalni ścieków, ścieków przemysłowych i składowisk odpadów – wytwarzany jest biogaz, mieszanina metanu i dwutlenku węgla. W ramach projektu BIONICO powstaje pilotażowa instalacja do bezpośredniego przetwarzania biogazu w wodór. W ramach projektu opracowano i zbudowano nowy system w prawdziwej biogazowni, którego sercem jest nowatorska koncepcja reaktora. Obecnie planowana jest demonstracja nowego rozwiązania. Instalacja ma produkować 100 kilogramów wodoru dziennie. Będzie ona pierwszym przykładem instalacji biogazowo-wodorowej opartej na technologii reaktora membranowego zastosowanej w prawdziwej biogazowni. „W porównaniu z wcześniejszymi projektami dotyczącymi reaktorów membranowych, BIONICO zademonstruje reaktor membranowy o znacznie większej skali, z ponad 100 membranami w jednym reaktorze ze złożem fluidalnym”, mówi dr Marco Binotti z Politechniki w Mediolanie, koordynator projektu BIONICO. Konsorcjum BIONICO zrzesza ośmiu partnerów z siedmiu różnych krajów Unii Europejskiej. Każdy z partnerów był zaangażowany w inny aspekt inicjatywy, jak na przykład projektowanie i testowanie reaktora wraz z głównymi elementami systemu. Projekt BIONICO wykorzystuje wiedzę zdobytą w ramach trzech wcześniejszych inicjatyw: ReforCELL, FERRET oraz FluidCELL. Rdzeń katalityczny Centralnym elementem instalacji BIONICO jest innowacyjny reaktor z membraną katalityczną. Nowatorski reaktor łączy produkcję i separację wodoru w ramach jednego kroku, co pozwala uzyskać sprawność reakcji konwersji na poziomie 70 % w temperaturze 500-550 °C. Biogaz jest dostarczany bezpośrednio do reaktora BIONICO wraz z parą wodną i powietrzem. Dzięki obecności dodatkowego katalizatora, nawet w tych stosunkowo niskich temperaturach reakcje podtrzymywane za sprawą spalania metanu w biogazie mogą przekształcać metan w wodór i dwutlenek węgla. „Wydajność tego procesu przetwarzania byłaby dość ograniczona ze względu na niskie temperatury pracy. Można jednak przezwyciężyć to ograniczenie dzięki zastosowaniu membran. Membrany na bazie palladu działają jak filtry, przez które przenika tylko wodór. Oznacza to, że możliwe jest zbieranie wodoru w niemal czystej postaci”, wyjaśnia dr Binotti. Obiecująca przyszłość zrównoważonej energii Projekt ma wiele założeń. Z ekonomicznego punktu widzenia ma na celu dowiedzenie wykonalności i efektywności kosztowej rozwiązania oraz określenie potencjału rynkowego dla nowej instalacji. Z punktu widzenia ochrony środowiska, uczestnicy projektu BIONICO chcą, aby wodór produkowany z biogazu stał się zrównoważonym źródłem energii, a także zamierzają oszacować potencjalne korzyści dla środowiska wynikające z długoterminowego użytkowania takich instalacji. Przeprowadzone zostaną specjalne testy z różnymi składami biogazu w celu potwierdzenia elastyczności procesu w odniesieniu do różnych rodzajów biogazu. Projekt znajduje się obecnie w najważniejszej fazie: reaktor jest zainstalowany w laboratorium i do końca roku zostanie poddany 500-godzinnemu testowi z użyciem syntetycznego biogazu. Następnie rozpocznie się kolejne 2 500 godzin testów na jednym z portugalskich składowisk odpadów. „Ponieważ obecnie około 95 % wodoru produkowane jest z użyciem paliw kopalnych, warto pamiętać, że wodór dostarczany przez BIONICO pochodzi z biogazu, a zatem jest ekologiczny”, mówi dr Binotti.
Słowa kluczowe
BIONICO, składowisko odpadów, energia, wodór, odpady zwierzęce, biomasa, biogaz, zrównoważony, ekologiczny, metan, para wodna
