De onderzoekers van het KIT zijn erin geslaagd om hernieuwbaar methaan te produceren uit een op biomassa gebaseerd synthesegasmengsel in hun proeffabriek voor honingraatmethanisering. De kwaliteit van dit synthetisch aardgas (SNG) is vergelijkbaar met die van fossiel aardgas en kan zowel als brandstof worden gebruikt in warmtekrachtkoppelings- en verwarmingsinstallaties als in auto's of vrachtwagens. De proefinstallatie is ontworpen en getest door onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en het onderzoekscentrum van de Duitse technische en wetenschappelijke vereniging voor gas en water (DVGW).

Warmte en mobiliteit zijn nog steeds voornamelijk gebaseerd op fossiele bronnen. Voor de toekomstige duurzame en milieuvriendelijke energievoorziening in deze sectoren, echter, chemische energiedragers uit hernieuwbare bronnen, zoals biogas of SNG, zijn ook geschikt, deskundigen zeggen.

“Chemische energiedragers hebben een hoge energiedichtheid en zijn vooral aantrekkelijk voor de mobiliteitssector, " zegt Felix Ortloff, Hoofd van de groep "Process Engineering" van het DVGW Research Center van het Engler-Bunte Institute (EBI) van het KIT.

Biogasinstallaties produceren het hernieuwbare gas voornamelijk door vergisting van biologisch afval. In landen met een grote bosbouwsector, zoals Finland of Zweden, er is een groot potentieel voor de productie van SNG uit afvalhout. Door middel van biomassavergassing, er ontstaat een synthesegas, die voornamelijk bestaat uit waterstof, koolmonoxide, en kooldioxide. Dit mengsel kan vervolgens door methanisering worden omgezet in hoogwaardig methaan. Onderzoekers van het Engler-Bunte Instituut van het KIT en het DVGW Research Center hebben nu een aantal weken met succes een zeer efficiënt methaniseringsproces getest in de stad Köping, Zweden.

De kerncomponenten van de fabriek zijn honingraatkatalysatoren die zijn ontwikkeld en geoptimaliseerd voor gebruik door de groep "Catalytic Fuel Conversion" van de EBI Division of Fuel Chemistry and Technology (EBI ceb) onder leiding van Siegfried Bajohr. "In een proces in één fase, metallische nikkelkatalysatoren zetten waterstof en koolmonoxide om en, bij voldoende waterstofvoorziening, ook kooldioxide in methaan en water, ' zegt Siegfried Bajohr.

De proeffabriek voor containerontwerp was gekoppeld aan een biomassavergasser die de koolstofhoudende gassen levert die nodig zijn voor een chemische reactie. Binnen dit complex is De methaniseringsinstallatie van het KIT zette synthesegas gedurende enkele weken op betrouwbare wijze om in methaan. "Het geproduceerde synthetische methaan werd vervolgens toegepast als brandstof in de aardgasvoertuigen van onze Zweedse projectpartner Cortus AB, " voegt Bajohr toe.

"Behalve het gebruik in voertuigen op aardgas, methaan kan ook worden ingevoed in de bestaande Europese aardgasinfrastructuur, " zegt Felix Ortloff, EBI. Volgens de wetenschappers methaan kan vandaag al in veel toepassingen fossiel aardgas vervangen.

"Bovendien, de technologie kan ook worden toegepast in de power-to-gas context, " voegt Ortloff toe. In dit geval water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof door elektrolyse met behulp van hernieuwbare elektrische energie. Vervolgens, de waterstof reageert met kooldioxide tot synthetisch methaan. Afgezien van spanningsvermindering van elektriciteitsnetten, integratie van biogas- of biomassavergassingsinstallaties in power-to-gas-concepten wordt door onderzoekers als voordelig beschouwd. De productiecapaciteit van de fabrieken kan worden verdubbeld, omdat de kooldioxide die vrijkomt bij de productie van biogas volledig wordt omgezet in methaan.

"Onze proeffabriek wordt gekenmerkt door een zeer compact ontwerp en, Vandaar, hoge mobiliteit, " zegt Ortloff. "Wanneer geïnstalleerd in een vrachtcontainer, het kan overal worden getest in afgelegen biogasinstallaties, in landelijke gebieden, of in combinatie met andere CO ₂ bronnen die in de toekomst relevant kunnen zijn, zoals verschillende industriële processen, " hij zegt.

Na operatie in Zweden, de proeffabriek is nu op de terugweg naar Karlsruhe. "De fabriek zal worden geïntegreerd in de infrastructuur van het Energy Lab 2.0 op KIT's Campus North. We willen de honingraatmethanisering verder verbeteren en de katalysatoren optimaliseren voor gebruik in veel grotere faciliteiten", zegt Siegfried Bajohr, de wetenschappelijk coördinator van de proeffabriek.