KIT:s forskare lyckades producera förnybar metan från en biomassabaserad syntesgasblandning i sin pilotanläggning för bikakemetanering. Kvaliteten på denna syntetiska naturgas (SNG) är jämförbar med den hos fossil naturgas och kan användas som bränsle i kraftvärme- och värmeverk samt i bilar eller lastbilar. Pilotanläggningen designades och testades av forskare från Karlsruhe Institute of Technology (KIT) och forskningscentret för den tyska tekniska och vetenskapliga föreningen för gas och vatten (DVGW).

Värme och rörlighet är fortfarande huvudsakligen baserad på fossila källor. För en framtida hållbar och miljöanpassad energiförsörjning inom dessa sektorer, dock, kemiska energibärare från förnybara källor, som biogas eller SNG, är också lämpade, säger experter.

"Kemiska energibärare har en hög energitäthet och är särskilt attraktiva för mobilitetssektorn, säger Felix Ortloff, Chef för gruppen "Process Engineering" vid DVGW Research Center vid KIT:s Engler-Bunte Institute (EBI).

Biogasanläggningar producerar den förnybara gasen främst genom att jäsa biologiskt avfall. I länder med en stor skogssektor, som Finland eller Sverige, det finns en stor potential för produktion av SNG från avfallsvirke. Med hjälp av biomassaförgasning, en syntesgas produceras, som huvudsakligen består av väte, kolmonoxid, och koldioxid. Denna blandning kan sedan omvandlas till högkvalitativ metan genom metanering. Forskare från KIT:s Engler-Bunte Institute och DVGW Research Center har nu framgångsrikt testat en högeffektiv metaniseringsprocess under en period av flera veckor i Köpings stad, Sverige.

Anläggningens kärnkomponenter är bikakekatalysatorer som har utvecklats och optimerats för användning av gruppen "Catalytic Fuel Conversion" inom EBI Division of Fuel Chemistry and Technology (EBI ceb) som leds av Siegfried Bajohr. "I en enstegsprocess, metalliska nickelkatalysatorer omvandlar väte och kolmonoxid och, vid tillräcklig vätetillförsel, även koldioxid till metan och vatten, " säger Siegfried Bajohr.

Pilotanläggningen för containerdesign kopplades till en biomassaförgasare som försörjer de kolhaltiga gaser som krävs för kemisk reaktion. Inom detta komplex, KIT:s metaneringsanläggning omvandlade på ett tillförlitligt sätt syntesgas till metan under en period av flera veckor. "Den syntetiska metan som producerades användes sedan som bränsle i naturgasfordonen hos vår svenska projektpartner Cortus AB, " tillägger Bajohr.

"Förutom användning i naturgasfordon, metan kan också matas in i den befintliga europeiska naturgasinfrastrukturen, säger Felix Ortloff, EBI. Enligt forskarnas åsikt, Metan kan redan idag ersätta fossil naturgas i många applikationer.

"Dessutom, Tekniken kan också tillämpas i kraft-till-gas-sammanhang, " tillägger Ortloff. I det här fallet, vatten delas upp i väte och syre genom elektrolys med förnybar elektrisk energi. Sedan, vätet reagerar med koldioxid till syntetisk metan. Förutom belastningsminskning av elnät, integrering av biogas- eller biomassaförgasningsanläggningar i power-to-gas-koncept anses vara fördelaktigt av forskare. Anläggningarnas produktionskapacitet kan fördubblas, eftersom koldioxiden från biogasproduktionen omvandlas helt till metan.

"Vår pilotanläggning kännetecknas av en mycket kompakt design och, därav, hög rörlighet, " säger Ortloff. "När den är installerad i en lastcontainer, den kan testas var som helst på avlägsna biogasanläggningar, på landsbygden, eller i kombination med andra CO ₂ källor som kan vara relevanta i framtiden, såsom olika industriella processer, " han säger.

Efter operation i Sverige, pilotanläggningen är nu på väg tillbaka till Karlsruhe. "Anläggningen kommer att integreras i infrastrukturen för Energy Lab 2.0 på KIT:s Campus North. Vi vill ytterligare förbättra bikakemetanering och optimera katalysatorerna för användning i mycket större anläggningar", säger Siegfried Bajohr, pilotanläggningens vetenskapliga koordinator.