VERWARMING
Install Magazine 981 – februari 2022
Biomethaan uit rioolwater
Aquafin neemt biomethaaninstallatie in gebruik
Het ruwe biogas wordt geproduceerd in een vergister.
De bolvormige tank voor de opslag van het biogas.
Een batterij actieve-koolfilters haalt de onzuiverheden uit het biogas.
Bright Biomethane levert de opwerkingsinstallatie als een autonoom geheel via een leaseformule.
De injectie-unit op het gasnet van Fluvius.
Bij het zuiveren van rioolwater ontstaat er slib door de aangroei van de micro-organismen die het vuil opnemen. Als men het overtollige slib laat vergisten, wordt er biogas geproduceerd. In de rioolwaterzuiveringsinstallatie van Antwerpen Zuid heeft Aquafin een opwerkingsinstallatie in gebruik genomen op dat biogas om te zetten in biomethaan. Dat laatste kan dan in het aardgasnet worden geïnjecteerd. De eerste resultaten zijn uiterst bemoedigend.
Van WKK naar biomethaan
Al het rioolwater van het stedelijk gebied van Antwerpen komt uiteindelijk in het Aquafin zuiveringsstation van Antwerpen Zuid terecht. Bij het zuiveringsproces ontstaat er heel wat overtollig rioolslib, dat verwerkt moet worden. Aquafin koos ervoor om het slib te laten vergisten om zo biogas te produceren. Het restslib wordt dan gedroogd en gebruikt als brandstof, onder meer in de cementindustrie Tot nu toe zette Aquafin het biogas om tot groene warmte en groene stroom door middel van een WKK. De WKK-installatie bereikte stilaan het einde van haar levensduur, en Aquafin keek uit naar een alternatief om het gas zelf te valoriseren. Die werd gevonden in een membraaninstallatie, geplaatst door de Nederlandse firma Bright Biomethane. Deze installatie waardeert het ruwe biogas op tot biomethaan, dat in het aardgasnet van Fluvius geïnjecteerd wordt.
De productie van biomethaan heeft voordelen tegenover een WKK. De opwerkingsinstallatie heeft een relatief eenvoudig proces dat het ruwe gas voorbehandelt en comprimeert, waarna de membranen het CO2 van het methaan scheiden. Het methaan wordt via het gasnet verdeeld en verkocht in heel Europa. Een WKK produceert groene stroom met behulp van biogas, waarbij alleen in het beste geval ook de groene warmte optimaal wordt benut.
Biogas opwerken tot biomethaan
Het biogas dat uit de vergister komt, wordt opgeslagen in een grote buffertank. Deze laatste bestaat uit een grote ballon in een bolvormig omhulsel. Er is geen direct contact tussen de binnenste ballon en de externe bol. De druk tussen de binnenballon en de buitenbol bepaalt de druk van het ruwe biogas. Die wordt lager gehouden dan de openingsdruk van de veiligheidskleppen, zodat er geen gas in de omgeving kan ontsnappen. Alle gas wordt optimaal verwerkt in de biomethaaninstallatie.
Voor de opwerking tot biomethaan maakt Bright Biomethane gebruik van membraantechniek. Dat proces gebeurt in verschillende stappen. Allereerst wordt het biogas gekoeld tot op 2°C door middel van een chiller, om het vocht te laten condenseren. Dan gaat het naar een compressor die de druk verhoogt tot 100 mbar, wat meteen ook de temperatuur doet stijgen tot 10-15°C. Van daaruit passeert het door drie actieve-koolfilters. Die dienen om het biogas te zuiveren van ongewenste bestanddelen. Dat zijn in de eerste plaats H2S omwille van het corrosieve effect en VOCs omdat ze de membranen zouden verstoppen.
Dan volgt de eigenlijke afscheiding van het methaan. Het biogas wordt daarvoor op een druk van 10 bar gebracht. Hierdoor stijgt de temperatuur tot 80°C, wat te warm is voor de membranen. Daarom is er een tussengeschakelde warmtewisselaar, die de temperatuur verlaagt tot 40°C. Het gas loopt dan door twee batterijen van membranen, die het methaan tegenhouden, terwijl het CO2 kan passeren. Het biomethaan gaat dan naar de injectie-installatie van Fluvius, terwijl het CO2 geloosd wordt in de lucht. Voordat het in de buitenlucht komt, gaat het CO2 nog door een derde membraaninstallatie die er de laatste restjes methaan uithaalt, zodat het afgevoerde gas minder dan 0,5 % methaan bevat. Wanneer het biogas uit de vergister komt, bevat het ongeveer 60% methaan, en daarvan wordt ruim 99,5% gerecupereerd en geleverd aan Fluvius.
Membraantechniek heeft als voordeel dat de hele installatie erg compact kan worden uitgevoerd. Bovendien kan het soepel inspelen op wisselende hoeveelheden biogas. De installatie is voorzien op zo’n 60 Nm3/h met een maximum van 120 Nm3/h. Aquafin rekent op een productie van ongeveer 600.000 m3 per jaar. De precieze debieten kunnen variëren omdat de toevoer van biogas niet constant is. Mocht de toevoer om een of andere reden te laag worden, dan schakelt de opwerkinginstallatie zichzelf automatisch uit.
Aan het einde van het proces wordt het biomethaan geanalyseerd en als alle parameters binnen toleranties zijn, wordt het vrijgegeven om naar de injectie-unit gestuurd te worden. Deze laatste werd gebouwd en uitgebaat door Fluvius. Hier wordt het gas een laatste keer geanalyseerd. Tevens wordt het dauwpunt gecontroleerd. Als alles in orde is, wordt er geurstof aan toegevoegd, en kan het op het net gebracht worden. In de injectie-unit bepaalt Fluvius ook de Wobbe-index. De facturering gebeurt op basis van de geleverde energie, aan de hand van de Wobbe-index en de debieten. De hele operatie gebeurt volautomatisch met bewaking op afstand.
Lease container
Bright Biomethane levert de opwerkingsinstallatie als een plug & play geheel via een leaseformule. De firma verzorgt ook het onderhoud en beheer. De installatie heeft weinig onderhoud nodig: zo moeten bijvoorbeeld de actieve-koolfilters vervangen worden. De precieze intervallen hangen af van het gasdebiet doorheen de filter en de graad van vervuiling. Verder moet men erop letten dat de analysetoestellen naar behoren blijven werken. Veel meer interventies zijn niet nodig.
“Dit is een proefproject,” legt Christel Van Moer, project manager innovation projects bij Aquafin, uit. “Verschillende van onze WKK-installaties naderen het einde van hun levensduur en we wilden uittesten of dit een zinvol alternatief was. De eerste resultaten zijn in elk geval zeer positief. De installatie is begin oktober in gebruik genomen en de opstartproblemen zijn minimaal. Voor de maand november halen we al een beschikbaarheidsgraad van 98%. Ook de rendabiliteit is naar verwachting. De hoge gasprijzen helpen daar natuurlijk bij.”
Verdere mogelijkheden
De opstelling in Antwerpen-Zuid is de basisconfiguratie. Desgewenst kan Bright Biomethane nog verschillende optimalisatietechnieken aanbieden, zoals warmteterugwinning op de koeltoestellen in het proces. Een ander voordeel van de membraantechniek is dat het vrijgekomen CO2 erg zuiver is. Daardoor is het doenbaar om het op te vangen en vloeibaar te maken voor gebruik in de industrie. Er is dus nog ruimte voor verdere ontwikkeling.
Door Alex Baumans
