Print

Een beter gebruik van biogas met specificaties voor siloxaan

2014-07-15

Een researchteam is tot een beter begrip gekomen van siloxaanvorming, aangetroffen in biogas.

Dr. Howard Levinsky, principal specialist bij DNV GL (foto: EDGaR/Jan Buwalda) Dr. Howard Levinsky, principal specialist bij DNV GL (foto: EDGaR/Jan Buwalda)

“Solide specificaties van siloxanen maakt biogas mogelijk,” aldus Howard Levinsky, principal specialist bij DNV GL. Dr. Levinsky heeft met zijn team de technische fundamenten onderzocht voor specificaties van siliconenhoudende deeltjes in biogas. Het doel van dit onderzoek was “de grenzen van siloxaanconcentratie te ontdekken, zodat biogas op dezelfde manier in huishoudelijke apparaten gebruikt kan worden als aardgas,” stelt hij. “Biogas kan daarmee een volgroeide, compleet geaccepteerde duurzame vervanger worden van aardgas.” 

Levinsky’s onderzoeksteam deed in DNV GL’s laboratoria te Groningen twee jaar lang onderzoek, hetwelk aangevuld werd met transmissie-elektronenmicroscopiedata van de Rijksuniversiteit Groningen en het Joint Institute for High Temperatures in Moskou. Zowel gasinfrastructuurbedrijf Gasunie als de gasdistributiebedrijven Enexis, Liander en Stedin werkten mee aan dit project, gefinancierd door het Energy Delta Gas Research.

Het probleem van siloxaan

Huishoudens zijn voorzien van apparaten  – zoals verwarmingsketels, boilers, geisers, etc. – die draaien op aardgas. Siloxanen manifesteren zich niet in aardgas, maar wel in biogas. Daarom moet men bij de introductie van biogas eerst vaststellen hoeveel siloxaan in de brandstof acceptabel is. Vervolgens moet de siloxaanconcentratie in het gastnetwerk gemonitord worden.

Het probleem is dat siloxanen, wanneer ze in bovengenoemde apparaten verbranden, siliciumdioxide ontwikkelen. Silica, het belangrijkste component van zand, “kan bezinken tot een wit poeder of glazig laagje dat de werking van verbrandende huishoudelijke apparaten (zoals verwarmingsketels) belemmert,” stelt Dr. Levinsky.

Dr. Levinsky’s team bestudeerde de groei en het bezinkingsproces van silica in door aardgas aangedreven huishoudelijke apparaten. Het team ontwikkelde theoretische modellen om de groei van silicafractale samenstellingen in vlammen te kunnen schatten en om de partikelbezinking op oppervlakken in verwarmingsapparaten te analyseren.

Aan de hand van laboratoriumexperimenten, bepaalden ze de effecten van siliconenbezinking op de werking van een aantal huishoudelijke apparaten. Uiteindelijk definieerden ze een ondubbelzinnige unit voor de specificatie van siloxaanconcentratie in gas. Kortgezegd leidt dit tot praktische consequenties en een beter begrip van de verschillen in samenstelling tussen aardgas en biogas.

Specificaties voor siloxaan

Hoe verslechteren apparaten mettertijd door siloxaanbezinking? Het onderzoeksteam heeft een nieuw wiskundig model ontwikkeld. “Het model diende als leidraad voor het ontwerp en de interpretatie van de experimenten op apparaten,” aldus Sander Gersen, consultant bij DNV GL en tevens medeonderzoeker.

“Deze werden uitgevoerd bij concentraties zoals ze voorkomen in praktische situaties, en maken extrapolatie van de resultaten bij nog lagere concentraties mogelijk,” zegt hij. “Anders moeten we voor vijftien  jaar experimenten uitvoeren.”

Dr. Levinsky legt de method verder uit: “Gebaseerd op het experimentele werk, schatten we hoe lang het zou duren voordat de werking van de apparaten verslechtert bij verschillende concentraties siloxaan. We vergeleken deze tijden met de gemiddelde levensduur van het apparaat.” 

“Een stukje van de puzzel”

“Dit onderzoek is een van de missende puzzelstukjes,” stelt Albert van der Molen, asset manager bij Stedin en medeonderzoeker. “Het is deel van een groter geheel: de effecten van uit meerdere soorten biomassa bestaand biogas.”

De biomassa die in de biogasvergisters gaat bepaalt de concentratie van siloxaan. Zo heeft biogas afkomstig van rioolslib over het algemeen een hogere concentratie siloxaan dan biogas van plantenafval of biogas van mest.

De gasindustrie zal de in het netwerk toegestane concentratie siloxaan moeten specificeren. Van der Molen stelt dat er geen compromissen te sluiten zijn wanneer het de veiligheid betreft. Gasdistributiebedrijven zoeken naar manieren om er voor te zorgen dat partijen – betrokken bij productie,  transport en distributie van gas – tevreden zijn over de veiligheid. “Er zijn geen directe veiligheidsproblemen,” zegt hij over de huidige concentratie van siloxaan in biogas. “Het gehele Nederlandse duurzame energiedistributiesysteem kan alleen een succes worden wanneer het publieke imago van biogas positief blijft.”

Door Jean-François Auger

Vertaling: Albertha Bloemhoff