Biometan alternatywą dla gazu ziemnego.
Biometan to alternatywa dla gazu ziemnego, pokrywającego znaczną część zapotrzebowania na energię pierwotną w Polsce. Co więcej, według Ministerstwa Klimatu i Środowiska, krajowy potencjał jego produkcji wynosi 7–8 mld m³ rocznie, co odpowiada ok. 40% zużycia gazu ziemnego.
Uszlachetnianie biogazu do biometanu to kluczowy proces, umożliwiający jego szerokie zastosowanie oraz wprowadzenie do sieci gazowej. Przy wyborze technologii oczyszczania należy uwzględnić wielkość instalacji, jakość produktu a także koszty.
Poniższa tabela przedstawia charakterystykę wybranych technologii oczyszczania.
Na wstępie warto zaznaczyć, że najczęściej stosowaną metodą oczyszczania biometanu jest separacja membranowa, odpowiadająca za ponad połowę wszystkich zastosowań. Dominacja separacji membranowej wynika z jej relatywnie niskich kosztów inwestycyjnych (CAPEX), prostoty obsługi, a także braku potrzeby użycia dodatkowego ciepła w procesie. Poniższy wykres przedstawia rozkład wykorzystania poszczególnych technologii oczyszczania biometanu w Europie w 2022 roku. Obecność kategorii “brak danych“ na poziomie 10% świadczy o dynamicznie rozwijającym się rynku, w którym część instalacji wciąż jest w fazie modernizacji lub eksperymentalnych rozwiązań technologicznych.
Źródło: Raport EBA 2023
Metody oczyszczania biogazu
1. Fizyczna absorpcja z użyciem płuczki wodnej
Metoda wykorzystuje różnice w rozpuszczalności gazów w wodzie. Biogaz przepuszczany jest przez kolumnę absorpcyjną wypełnioną wodą, gdzie dwutlenek węgla, siarkowodór i inne zanieczyszczenia rozpuszczają się w wodzie, podczas gdy biometan, ze względu na niską rozpuszczalność, pozostaje w fazie gazowej. Umożliwia osiągnięcie zawartości metanu na poziomie 95-98%, przy stopniu odzysku 80-95%. Wadą metody jest wysokie zużycie wody (możliwe recyrkulacja) oraz niższa efektywność w porównaniu do niektórych innych metod.
2. Ciśnieniowa Adsorpcja Zmiennościowa (PSA – Pressure Swing Adsorption)
Technologia PSA opiera się na zjawisku selektywnej adsorpcji gazów na materiałach porowatych pod zwiększonym ciśnieniem. Wykorzystuje się materiały adsorpcyjne takie jak węgiel aktywny, zeolity molekularne czy sita węglowe. Cykl adsorpcji i desorpcji osiągany jest poprzez zmiany ciśnienia w kolumnach adsorpcyjnych. Umożliwia osiągnięcie zawartości metanu na poziomie 96-99%, przy stopniu odzysku 85-97%. Wadą metody jest częściowa utrata metanu (3-10%) oraz konieczność wstępnego odsiarczania i osuszania biogazu.
3. Separacja membranowa
Metoda wykorzystuje półprzepuszczalne membrany, które selektywnie przepuszczają jedne składniki biogazu, zatrzymując inne. Różnice w prędkości przenikania przez membranę (permeacji) poszczególnych gazów umożliwiają ich rozdzielenie. Najczęściej stosowane są membrany polimerowe, które przepuszczają CO₂, H₂S i H₂O, zatrzymując jednocześnie CH₄.Umożliwia osiągnięcie zawartości metanu na poziomie 95-99%, przy stopniu odzysku 80-99.5% (w zależności od liczby stopni separacji). Metoda wymaga wstępnego oczyszczania biogazu oraz wymiany membran co kilka lat.
4. Absorpcja chemiczna
Metoda polega na przepuszczaniu biogazu przez kolumnę zawierającą płynny rozpuszczalnik chemiczny, który wiąże dwutlenek węgla i inne zanieczyszczenia w wyniku reakcji chemicznych. Najczęściej stosowane rozpuszczalniki to roztwory amin, węglanu potasu czy wodorotlenku sodu. Umożliwia osiągnięcie zawartości metanu na poziomie 99%+, przy stopniu odzysku powyżej 99%, jednakże metoda ta zużywa duże ilości energii cieplnej oraz wiążę się z koniecznością utylizacji zużytych chemikaliów.
5. Separacja kriogeniczna
Metoda wykorzystuje różnice w temperaturach skraplania poszczególnych składników biogazu. Poprzez stopniowe obniżanie temperatury, najpierw kondensuje para wodna (w ok. 0°C), następnie CO₂ (w ok. -78°C), a metan pozostaje w fazie gazowej aż do temperatury -161°C. Dzięki temu można oddzielić poszczególne składniki w bardzo czystej postaci. Umożliwia osiągnięcie zawartości metanu na poziomie >99%, przy stopniu odzysku 97-99%, jednakże metoda ta zużywa duże ilości energii, wymaga dokładnego wstępnego oczyszczania biogazu a technologią jest złożona i kosztowna.
6. Konwersja biologiczna
Metody biologiczne wykorzystują zdolność mikroorganizmów do przekształcania dwutlenku węgla w metan lub do usuwania zanieczyszczeń. Efektywność zależna od zastosowanej metody biologicznej (konwersja fotosyntetyczna, chemosyntetyczna, desorpcja), niższa niż w przypadku pozostałych metod. Technologia w fazie badań i rozwoju.
PODSUMOWUJĄC
Biometan energetyce służy do produkcji prądu w turbinach gazowych, wytwarzania ciepła w kotłach oraz w jednostkach kogeneracyjnych produkujących jednocześnie ciepło i energię elektryczną.
W transporcie wykorzystywany jest jako paliwo dla pojazdów osobowych i ciężarowych (bio-CNG, bio-LNG), autobusów miejskich oraz flot pojazdów komunalnych, zapewniając znaczącą redukcję emisji CO₂.
Przemysł wykorzystuje biometan jako surowiec do produkcji biowodoru, metanolu, związków chemicznych oraz jako źródło energii w procesach wymagających wysokiej temperatury, np. w mleczarniach czy zakładach ceramicznych.
Uszlachetniony biogaz może być również wtłaczany bezpośrednio do sieci gazowej, a następnie stosowany w gospodarstwach domowych.
Przeczytaj także Parametry biometanu wtłaczanego do sieci
Bibliografia:
- Kamiński, A., Analiza porównawcza różnych technologii oczyszczania biogazu, 2024, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, (5), 23–29.
- Podgórska, M., Narloch, P., Przegląd metod oczyszczania biogazu do biometanu, 2022, Rynek Energii, (6), 16–23.
- Biernat, K., Samson-Bręk, I., Przegląd technologii oczyszczania biogazu do jakości gazu ziemnego, Przemysłowy Instytut Motoryzacji, Warszawa, CHEMIK, 2011, 65(5), s. 435–444.
- Wawryniuk, K., Biernat, K., Techniki membranowe w procesach otrzymywania biometanu z biogazu, 2015, Studia Ecologiae et Bioethicae, 13(4), 197–219.
- Kaczmarek Piotr, Fiorentini Polska Sp. z o.o., Technologie uzdatniania biogazu do biometanu, Magazyn biomasa, 2024, https://magazynbiomasa.pl/technologie-uzdatniania-biogazu-do-biometanu/ (data dostępu: 18.10.2024)
- European Biogas Association, EBA Statistical Report 2023
mgr inż. Paulina Rejniak
LIPIEC 2025
Dowiedz się więcej o decyzji środowiskowej dla biogazowni
Sprawdź, czym różni się Produkt uboczny od odpadu
Poznaj 5 najczęstszych błędów w dokumentacji środowiskowej
Zobacz, jak skutecznie prowadzić konsultacje społeczne
FAQ – Najczęściej zadawane pytania
1. Czym różni się biogaz od biometanu?
Biogaz to mieszanina gazów (głównie metanu i dwutlenku węgla) powstająca podczas fermentacji biomasy. Biometan to oczyszczony biogaz, w którym zawartość metanu wynosi powyżej 95%. Biometan ma parametry podobne do gazu ziemnego i może być wtłaczany do sieci gazowej.
2. Czy biometan i metan to to samo?
Chemicznie tak – oba to CH₄. Różnica polega na pochodzeniu: metan może być kopalny (z gazu ziemnego), a biometan powstaje z odnawialnych źródeł, np. z odpadów organicznych. Biometan jest zatem paliwem odnawialnym, metan kopalny – nie.
3. Która technologia oczyszczania biogazu jest najpopularniejsza?
Obecnie najczęściej stosowaną metodą w Europie jest separacja membranowa. Jest efektywna, relatywnie tania inwestycyjnie i nie wymaga dostarczania ciepła, co obniża koszty eksploatacji.
4. Czy biometan można używać w domach zamiast gazu ziemnego?
Tak. Biometan może być wtłaczany do istniejącej sieci gazowej i wykorzystywany w gospodarstwach domowych identycznie jak gaz ziemny – do gotowania, ogrzewania czy podgrzewania wody.
5. Jakie są główne ograniczenia w produkcji biometanu w Polsce?
Największymi barierami są: niska liczba instalacji oczyszczania biogazu, brak odpowiedniego wsparcia finansowego, czasochłonne procedury administracyjne oraz ograniczona infrastruktura do wtłaczania biometanu do sieci.
