De grote uitdagingen om het gasverbruik met meer dan de helft te verminderen in 2030 en energieneutraal te worden in 2050 vraagt om aardgasvrije alternatieven voor allerlei typen proces- en milieumaatregelen. Voor processen die te maken hebben met vluchtige organische componenten (VOC’s) was bijvoorbeeld het verbranden van deze VOC’s een standaard oplossing om aan milieu eisen te voldoen voor atmosferische emissiepunten. Dit gebeurd in de geëmitteerde luchtstroom op hoge temperatuur met behulp van aardgas. Nu de nadruk ligt op het verminderen van energieverbruik is een dergelijke oplossing vandaag de dag voor veel bedrijven een blok aan het been. Er moet daarom worden gekeken naar nieuwe oplossingen.
In onderstaande grafiek is een overzicht gegeven van de toepasbare technieken afhankelijk van ingaande VOC-concentratie en luchtdebiet.
Bijvoorbeeld bij lage debieten (<2000 m3/uur) en hoge VOC concentratie (>10 g/m3) is condensatie een mogelijke oplossing. De meeste bedrijven, die we in de praktijk tegenkomen, opereren echter vaak verbrandingsinstallaties met relatief hoge ingaande luchtdebieten (20.000 tot 100.000 m3/uur) en relatief lage VOC-concentraties (<2 g/m3). Dit is onder de minimum concentratie benodigd voor autotherme oxidatie, waardoor bijstoken met aardgas onvermijdelijk is.
Wat zijn dan die aardgasvrije alternatieven:
Biofiltratie
Geschikt voor relatief lage concentraties (<0,6 g/m3) voor zowel lage als hoge debieten. Bacteriën op een gepakt bed van houtsnippers zetten de VOC’s om naar CO2 en meer bacteriën.
De omzetting van VOC’s in biofilters is niet volledig. Typisch rond de 90%. Als voor het behalen van de milieueisen een hogere omzettingsgraad nodig is kan beter naar een andere techniek gekeken worden. Het benodigde grondoppervlak (de belading ligt typisch tussen 50-300 m3/m3.h) voor een biofilter is in Nederland vaak een probleem. Desondanks kan biofiltratie een elegante oplossing zijn om het energieverbruik te verminderen tegen een relatief lage investering en met lage operationele kosten.
Plasma
Geschikt voor relatief lage concentraties (< 1 g/m3) tot een maximum debiet van ongeveer 30.000 m3/uur. De te zuiveren gasstroom wordt door middel van elektrodes onderworpen aan een zeer sterk elektrisch wisselveld (meerdere tientallen kV, 20 – 30 kV). Als gevolg van de optredende elektrische ontladingsreacties, komt de gasstroom terecht in een hoog reactieve toestand die bekend staat als ‘koud plasma’. Koud omdat er geen noemenswaardige temperatuurstijging optreedt. De reactieve componenten in het koud plasma zorgen voor een afbraak en (partiële) oxidatie van de aanwezige verontreinigingen. Eventueel kan een katalysator nageschakeld worden voor verdere oxidatie.
Plasma installaties worden typisch ingezet voor geurverwijdering. Stof in de ingaande gasstroom kan een probleem vormen, omdat dit zich op kan hopen in de installatie.
Adsorptie in combinatie met oxidatie
Adsorptie als VOC-verwijderingstechniek is toepasbaar over een zeer breed concentratiegebied en voor zowel hoge als lage debieten. De VOC-componenten in de te zuiveren gasstroom hechten zich aan het oppervlak van een vaste stof, het adsorptiemiddel. Dit middel heeft typisch een zeer groot inwendig oppervlak. Voorbeelden van adsorbentia zijn actieve kool, zeolieten, en bepaalde polymeren. Het probleem van deze techniek is dat bij eenmalig gebruik de consumptie aan adsorbentia en de daarmee gepaarde kosten zeer hoog zijn. Regeneratie met hete lucht is vaak wel goed mogelijk, maar dan komen de organische componenten weer vrij en moeten alsnog behandeld worden. Een elegante combinatie van adsorptie en oxidatie is de combinatie van een zeolietrotor met autotherme oxidatie. De zeolietrotor zorgt voor een concentratieverhoging, waarna de in de debiet verlaagde gasstroom autotherm geoxideerd kan worden. Hierdoor is weinig of geen aardgas nodig om de benodigde brandkamer te handhaven.
Naar deze combinatie van technieken kan ook gekeken worden om het aardgasverbruik in bestaande verbrandingsinstallaties te verlagen en de behandelingscapaciteit van deze installaties te vergroten.
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Jan de Rijke.
