Biomethaan en E-methane: schone energie voor de toekomst

De groeiende vraag naar emissiearme gassen

Hernieuwbaar methaan is een cruciale speler in een duurzaam energiesysteem. Dit schone, emissiearme gas maakt ons energienetwerk flexibeler en draagt bij aan een groenere toekomst. Methaan is duurzaam te produceren uit zowel biomassa reststromen (biogas of biomethaan) als uit groene elektriciteit en koolstofdioxide (e-methane). Volgens de European Biogas Association (EBA) zal de vraag naar deze gassen op middellange termijn meer dan verdubbelen. De EU schat dat de totale hoeveelheid duurzaam methaan die via biologische processen geproduceerd kan worden in 2050 gelijk is aan 165 BCM (billion cubic meter, ofwel miljard kubieke meter). Dit is gelijk aan 50% van het huidige aardgasgebruik in Europa. Om hieraan te voldoen is innovatie van levensbelang voor deze sector.

Toepassingen van biogas

1. Directe verbranding

Biogas kan direct worden verbrand voor de productie van elektriciteit en warmte. Dit is ideaal voor decentrale energieproductie, maar kan ook aan het energiegrid worden gekoppeld. Dit proces is vooral efficiënt als alle warmte lokaal nuttig ingezet kan worden. Een andere goede strategie is om het biogas op te slaan en er elektriciteit uit te produceren zodra de productie van zonne- en windenergie dipt.

2. Opwaardering tot biomethaan

Het geproduceerde biogas wordt tegenwoordig meestal als biomethaan in ons gasnet ingezet als vervanger van aardgas. Hiervoor is een opwaarderingsstap nodig. De strategie van de EU is om zoveel mogelijk in te zetten op de productie van biomethaan als duurzame energiedrager vanwege zijn onderscheidende eigenschappen. Het Europese potentieel voor 2040 en 2050 wordt geschat op 74 en 99 BCM.

3. Productie van e-methane

Door methanisatie kan uit biogas circa anderhalf keer meer biomethaan worden geproduceerd dan via traditionele opwaardering. Hiervoor wordt de koolstofdioxide uit biogas (60% methaan, 40% koolstofdioxide) met behulp van groene waterstof omgezet naar e-methane (100% methaan). In Nederland kan deze techniek op termijn de totale productie van hernieuwbaar methaan verhogen van 2BCM naar 3BCM zonder dat hier extra biomassa restromen voor nodig zijn. De EU schat dat e-methane via opwaardering van biogas in 2050 tot maximaal 65 BCM kan bijdragen.

 

Voordelen van e-methane

E-methane productie biedt belangrijke voordelen. Er kan extra methaan worden geproduceerd zonder dat hier extra biomassa voor nodig is. Dit leidt tot een grotere flexibiliteit omdat er een maximum zit aan de hoeveelheid biomassa reststromen die beschikbaar zijn. In plaats van de koolstofdioxide uit biogas te zien als een restproduct, wordt het in dit proces net als in de natuur juist hergebruikt als grondstof. Dit verhoogt de koolstof-efficiëntie van biomassa reststromen. Omdat de productie van groene waterstof koolstofneutraal is, ligt de CO2 footprint van e-methane lager dan die van gewoon biogas. Naast duurzaamheidsvoordelen zijn er ook belangrijke voordelen met betrekking tot inzetbaarheid van e-methaan. Biomethanisatie waardeert hernieuwbare energie uit zon en wind op tot een groene brandstof die voor meerdere doeleinden kan worden ingezet, die past binnen de huidige infrastructuur en die ook nog eens geschikt is voor seizoensopslag. Methaan biedt in vergelijking met waterstof belangrijke voordelen met betrekking tot veiligheid, transporteerbaarheid en toepasbaarheid als duurzame vervanger van aardgas en LNG. Bovendien is het opslagvolume 3x kleiner bij dezelfde energie-inhoud en is het makkelijker vloeibaar te maken. Kortom: e-methaan is een logisch product voor onze toekomst.

Uitdagingen en kansen

Het microbioom is een afspiegeling van de gezondheid van de vergister. Daarom staat het microbioom bij ons centraal. Om het microbioom van een vergister in kaart te brengen gebruiken wij geavanceerde DNA-analyse technieken. Deze technologie geeft ons een diep inzicht in de processen die zich afspelen in uw vergister en maakt het mogelijk om deze te beïnvloeden en te optimaliseren. We maken hierbij gebruik van big-data en in-house software en koppelen de biologische data aan de procesparameters. Op ons biogaslaboratorium voeren we ondersteunende vergistingstesten uit. Op deze manier kunnen we gericht advies geven over de performance en robuustheid van het proces en over hoe de vergister verder te optimaliseren.

Wat kunnen wij voor u doen?

Bioclear earth is gespecialiseerd in de optimalisatie van e-methane productieprocessen via twee microbiologische routes: 

1. De In-Situ Methode: hogere biogas zuiverheid in bestaande vergisters

 Bij in-situ biologische methanisatie wordt waterstof direct toegevoegd aan de vergister met als doel om de methaanproductie en de biogaskwaliteit te verhogen zonder dat hiervoor een extra bioreactor nodig is. Wel zit er een maximum aan de hoeveelheid waterstof die aan een vergister toegevoegd kan worden. Ook is het belangrijk dat de extra toegevoegde waterstof de fermentatie processen in een vergister niet verstoort. 

2. Ex-Situ Biologische Methanisatie: optimale controle voor Maximale Efficiëntie

 Bij ex-situ biologische methanisatie wordt gebruik gemaakt van een additionele bioreactor. Het ex-situ proces wordt direct naast een vergister geplaatst. Het proces biedt ook mogelijkheden om onafhankelijk van organische reststromen methaan te produceren uit enkel koolstofdioxide en waterstof. De ex-situ techniek biedt voordelen wat betreft procescontrole, robuustheid en efficiëntie. Het is mogelijk om koolstofdioxide en waterstof met behulp van een gespecialiseerde community van micro-organismen volledig om te zetten in methaan. Bij een optimaal ontwerp kan dit op een ‘high-rate’ zodat systemen relatief klein blijven. Het systeem is beter beheersbaar via het precies controleren van de procescondities en door het gescheiden houden van de processen is er geen risico op verstoring van de normale biogasproductie.

 

Optimalisatie van uw e-methane productie

Dankzij onze jarenlange ervaring met biologische e-methanisatie en in-house reactoren op labschaal bieden wij onze klanten:

  • Quickscan: advisering over de technische en economische haalbaarheid en lokale inpassing van een biomethanisatie systeem.
  • R&D Ondersteuning: meedenken bij de ontwikkeling van nieuwe systemen.
  • Haalbaarheidsstudies van nieuwe systemen: reactor onderzoek op laboratorium schaal en begeleiding van het opschalingsproces.
  • Procescontrole en monitoring: adviseren over kritische monitorings- en controleparameters, analyse frequentie, dataverwerking met betrekking tot massabalansen en procesrendementen, in kaart brengen van het microbioom en integratie met de procesdata voor pilot- en demonstratiesystemen.
  • Opstart en begeleiding: een snelle probleemloze start en een stabiele productie dankzij onze ondersteuning, advies en analyse in de praktijk.
  • Troubleshooting: effectieve probleemanalyse en advies bij onverwachte calamiteiten.

 

Neem contact met ons op om te ontdekken hoe wij uw biomethanisatieprojecten kunnen ondersteunen en optimaliseren.

Neem contact op met Jeroen Tideman of Svenja Bents

Contact opnemen met Jeroen
Contact opnemen met Svenja

Benieuwd naar wat wij voor u kunnen betekenen?

Laat u vrijblijvend inspireren

Neem snel contact op