Elevar el rendimiento de la mejora del biogás en ren

Prensa de educación superior

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Crédito: Tao SUN, Wenlong LI, Jiandong WEI, Long JI, Qingyao HE, Shuiping YAN

El biogás generalmente se produce mediante digestión anaeróbica de desechos orgánicos, como estiércol animal y desechos de paja, que es una energía renovable verde típica y puede usarse como combustible para la generación de energía y la producción de calor. China ha sido propietaria de una producción de biogás a gran escala, con una producción anual de alrededor de 15 mil millones de m3 de biogás, y el desarrollo y utilización del biogás ofrecen una nueva opción para hacer frente a la crisis energética. De hecho, el biogás contiene aproximadamente un 60 % de CH4 y aproximadamente un 40 % de CO2, además de otras trazas de impurezas como H2S y H2O. La presencia de CO2 en el biogás reduce en gran medida el rendimiento de la combustión, y el H2S en el biogás también provoca corrosión en tuberías y equipos. Por lo tanto, es necesario eliminar estas impurezas para aumentar la proporción de metano en el producto, en lo que este proceso de eliminación de gas también se conoce como mejora de biogás. La aparición de tecnologías de mejora del biogás no sólo puede aumentar los ingresos económicos de las plantas de biogás, sino también reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. En teoría, dado que el biogás se ha considerado durante mucho tiempo un combustible típico neutro en carbono, se espera que la captura, utilización y almacenamiento de CO2 del biogás logre emisiones de carbono negativas.

En la actualidad, muchas tecnologías maduras de mejora de biogás incluyen la depuración con agua a presión, la adsorción por cambio de presión, la absorción química, la separación por membranas y la tecnología criogénica. Entre ellos, el lavado con agua y la adsorción por cambio de presión pueden eliminar simultáneamente CO2 y H2S del biogás, aunque tienen la desventaja fatal de una alta pérdida de CH4 (entre 2% y 20%). Es bien sabido que el efecto invernadero del CH4 es aproximadamente 21 veces mayor que el del CO2. Por lo tanto, muchos investigadores se centraron en el método de absorción química, donde presenta una pérdida insignificante de CH4 y una alta velocidad de reacción. Casualmente, debido a que la reacción química entre el absorbente y el gas ácido puede formar una sal estable, el proceso de absorción química ha presentado problemas de alto consumo de energía del sistema y pérdida de absorbente de CO2.

Para resolver los problemas del método de absorción química anterior, el profesor Shuiping Yan y su equipo propusieron un absorbente acuoso de amoníaco renovable a partir de una suspensión de biogás (un subproducto de la digestión anaeróbica) que se combina con el principio de la ingeniería de energía verde. El absorbente acuoso de amoníaco renovable rico en CO2 se puede utilizar como fertilizante de nitrógeno y amonio para aplicar directamente en las tierras de cultivo, evitando así los problemas de los absorbentes químicos tradicionales. Además, los miembros del equipo lograron la eliminación simultánea y eficiente de CO2 y H2S del biogás mediante el uso de un disolvente acuoso de amoníaco renovable en un contactor de membrana gas-líquido. En comparación con la absorción física típica (eficiencia de eliminación de H2S: 48%), el disolvente acuoso de amoníaco renovable NH3 de 0,1 mol·L-1 podría eliminar el 97% de H2S del biogás, y la eficiencia de eliminación de H2S se ve menos afectada por las impurezas de este absorbente. Cuando la solución acuosa de amoníaco renovable se ajustó a 0,5 mol·L-1 NH3, el biogás se puede purificar a la tubería de biometano. Además, las condiciones operativas óptimas para la eliminación simultánea de CO2 y H2S en el contactor de membrana de fibra hueca se determinaron explorando la influencia de diversos parámetros operativos como la temperatura y el caudal gas-líquido durante el proceso de absorción de la membrana, lo que proporcionó una cierta base teórica. base y apoyo técnico para el desarrollo ecológico del proceso de mejora del biogás. Este estudio ha sido publicado en Frontiers of Agriculture Science and Engineering en 2023, 10(3). DOI: 10.15302/J-FASE-2022473.

Fronteras de la ciencia y la ingeniería agrícolas

10.15302/J-FASE-2022473

Estudio experimental

No aplica

VALORIZACIÓN DE BIOGÁS MEDIANTE ELIMINACIÓN SIMULTÁNEA DE CO2 Y H2S MEDIANTE SOLUCIÓN ACUOSA DE AMONÍACO RENOVABLE EN CONTACTOR DE MEMBRANA

20-septiembre-2023

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