In this short report we describe the biogas conversion to dimethyl ether. The generation of biogas in a structured biogas plant based on biomass wet biomass. The simple model of a bioreactor helps to build up a simple dynamical model for predicting the biogas generation.
In this chapter the gas components of biogas will be described including pollution and additional components beside methane and carbon dioxide. After collecting the biogas gas, the cleaning, the preparation and the conversion to dimethyl ether is the next step. The conversion of biogas to dimethyl ether (DME) is also known as liquefaction of biogas gas, if we use biomass biomass often called biomass to liquid fuel. Additional the necessary and sustainable property of Zero Emission is described and analyzed. The main influence on the ETS ( = emission trade system ) is analyzed and shown.
Inhaltsverzeichnis
1 BIOGAS, BIOMASS GAS, CARBON DIOXIDE CONVERSION TO DIMETHYL ETHER AND DIBUTYL ETHER BASED ON EMISSION TRADE SYSTEM
1.1 CONTENT
1.2 BIOGAS PLANT (STRUCTURE, PLANT AND PROPERTIES)
1.3 BIOGAS (PHASES OF GAS PRODUCTION)
1.4 GAS COMPONENTS BIOGAS
1.5 GAS – MEASUREMENT
1.6 CHEMICAL REACTIONS IN THE DYNAMIC SYSTEM
1.6.1 Biogas Plant – Dynamic Model
1.6.2 Dynamic Model of the Bioreactor
1.7 COMBUSTION BIOGAS IN GAS ENGINE
1.7.1 Gas Engine
1.8 TAKE OVER BIOGAS
1.8.1 Low pressure compressor
1.8.2 Biogas Preparation
1.8.3 Biogas Scrubber
1.8.4 Activated Carbon Filter
1.8.5 Gas Drying
1.9 DEEP GAS FILTER
1.10 BIOGAS CONVERSION TO DIMETHYL ETHER (DME)
1.10.1 Dry Reforming
1.10.2 Steam Reforming
1.10.3 Methanol Synthesis und Dehydration
1.10.4 Summary pathways to dimethyl ether
1.10.5 Two-step process toward DME
1.10.6 One-step process toward DME
1.10.7 Biogas conversion to DME
1.11 DIMETHYL ETHER (DME)
1.12 REDUCTION OF GREENHOUSE GAS (GHG)
1.13 FOSSIL FUEL COMPARED WITH DIMETHYL ETHER
1.14 DIMETHYL ETHER AND EMISSION TRADE SYSTEM (ETS)
1.14.1 Application to a bus company
1.14.2 Application to transport company (heavy trucks)
1.15 CONCLUSION
1.16 SYMBOLS AND SHORT CUTS
1.17 DRAWING AND PICTURES
1.18 TABLE
1.19 REFERENCES
1.19.1 Companies
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Umwandlung von Biogas in Dimethylether (DME) als nachhaltigen Kraftstoff, um eine effiziente Nutzung erneuerbarer Ressourcen zu ermöglichen und durch das Emissionshandelssystem (ETS) wirtschaftliche Anreize für eine Reduktion der Treibhausgasemissionen zu schaffen.
- Struktur und Dynamik von Biogasanlagen und Bioreaktoren.
- Chemische Prozesse zur Gasaufbereitung und Reformierung (Dry/Steam Reforming).
- Verfahren zur Methanolsynthese und anschließenden Dehydrierung zu DME.
- Ökonomische Analyse der Substitution von fossilem Diesel durch DME im Transportwesen.
- Integration in Emissionshandelssysteme zur Förderung einer Zero-Emission-Strategie.
Auszug aus dem Buch
1.2 Biogas Plant (Structure, plant and properties)
Biogas Plants and Biogas technology today is well-known and standard. The idea behind biogas plants is to build up a large fermentation reactor system similar to the stomach of a cow. [ 25 ]
Whether plastics no inert parts can be used for conversion to biogas gas. The composition of biogas mainly consists of methane and carbon dioxide. The generation of biogas is connected with the existence of water, microbial bacteria and nutrients. The water collected in the biogas plant and returned to the biogas plant is called leachate. This makes sense, because so the nutrients and microbes can be saved.
Modern biogas plants consist of storage systems for the substrate, substrate preparation, where the leachate is collected and the leachate cannot drain into the ground water. The leachate is supported by a leachate piping network into the digester. The digester, where the fermentation and conversion to biogas takes place, and a storage for the digestate. [ 25 ]
Zusammenfassung der Kapitel
1.2 BIOGAS PLANT (STRUCTURE, PLANT AND PROPERTIES): Beschreibt den technologischen Aufbau moderner Biogasanlagen als Bioreaktoren und die Bedeutung von Substratvorbereitung und Gärrestmanagement.
1.3 BIOGAS (PHASES OF GAS PRODUCTION): Erläutert die typischen Phasen der Biogasproduktion von der Hydrolyse bis zur Methanogenese sowie die jeweiligen Zeitdauern der Prozesse.
1.4 GAS COMPONENTS BIOGAS: Analysiert die Zusammensetzung von Biogas, insbesondere Methan und Kohlendioxid, sowie enthaltene Verunreinigungen und additive Gaskomponenten.
1.5 GAS – MEASUREMENT: Diskutiert die Notwendigkeit kontinuierlicher Messungen zur Optimierung der Prozesseffizienz und zur Überwachung von Schadstoffen.
1.6 CHEMICAL REACTIONS IN THE DYNAMIC SYSTEM: Präsentiert ein mathematisches und chemisches Modell zur Vorhersage der Methanbildung basierend auf kinetischen Parametern.
1.7 COMBUSTION BIOGAS IN GAS ENGINE: Beschreibt die klassische Nutzung von Biogas zur kombinierten Erzeugung von Wärme und Strom in Gasmotoren.
1.8 TAKE OVER BIOGAS: Definiert die notwendigen Schritte zur Aufbereitung und Reinigung des Rohbiogases für nachgelagerte Konversionsprozesse.
1.9 DEEP GAS FILTER: Erklärt den Einsatz mehrstufiger Filtersysteme zur Feinreinigung des Biogases vor der weiteren Konversion.
1.10 BIOGAS CONVERSION TO DIMETHYL ETHER (DME): Detailliert die verschiedenen Verfahrenswege zur Herstellung von DME, einschließlich Dry/Steam-Reforming und Methanolsynthese.
1.11 DIMETHYL ETHER (DME): Zusammenfassung der Vorteile von DME als international zertifizierter, sauber verbrennender Kraftstoff.
1.12 REDUCTION OF GREENHOUSE GAS (GHG): Diskutiert das Potenzial von "Zero Emission"-Kraftstoffen im geschlossenen Kohlenstoffkreislauf.
1.13 FOSSIL FUEL COMPARED WITH DIMETHYL ETHER: Vergleicht die thermischen Eigenschaften und Anwendungsparameter von DME mit LPG und fossilem Diesel.
1.14 DIMETHYL ETHER AND EMISSION TRADE SYSTEM (ETS): Analysiert die ökonomischen Vorteile durch den Zertifikatehandel bei Verwendung von DME in Transportflotten.
Schlüsselwörter
Biogas, Biogasanlage, Methan, Dimethylether, DME, Methanolsynthese, Dry Reforming, Emissionshandel, Treibhausgasreduktion, Zero Emission, Kraftstoffsubstitution, Bioreaktor, Energiewirtschaft, Kohlendioxid, Gasaufbereitung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundlegend?
Die Arbeit behandelt die systematische Umwandlung von Biogas in Dimethylether (DME) als regenerative Kraftstoffalternative.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf Biogas-Anlagentechnik, chemischer Prozesstechnik zur Gassynthese und ökonomischen Aspekten der Kraftstoffsubstitution im Transportsektor.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Darstellung eines effizienten Prozesses, der durch die Nutzung von Biogas und CO2 als Rohstoffe sowie die Einbindung in das Emissionshandelssystem ökologische und ökonomische Vorteile erzielt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden kinetische Modellierungen mittels Differentialgleichungen für Bioreaktoren sowie thermodynamische Analysen der chemischen Reaktionen zur Gasreformierung und Synthese angewandt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Beschreibung der Anlagentechnik, der chemischen Reaktionswege (Dry/Steam Reforming), der Synthese von Methanol zu DME und die ökonomische Modellrechnung für Transportunternehmen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Biogas, DME, Methanolsynthese, Emissionshandel (ETS), Reformierung und Zero Emission.
Wie unterscheidet sich die "One-Step"-Synthese von der "Two-Step"-Synthese bei DME?
Die "Two-Step"-Synthese führt den Prozess über die Zwischenspeicherung von Methanol, während die "One-Step"-Synthese die direkte Umwandlung des Synthesegases im selben Reaktor unter Verwendung spezieller Katalysatorkombinationen ermöglicht.
Warum spielt das Emissionshandelssystem (ETS) eine Rolle für die Wirtschaftlichkeit?
Durch die Reduktion von Treibhausgasen beim Einsatz von regenerativem DME anstelle von fossilem Diesel können Unternehmen Zertifikate generieren oder Kosten sparen, was die Gesamtwirtschaftlichkeit des Kraftstoffwechsels verbessert.
- Arbeit zitieren
- Dr. techn. Johann Gruber-Schmidt (Autor:in), 2018, Biogas Conversion to Dibutyl ether and Dimethyl ether supporting ETS, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/435269
