中国: バイオガス - メタン技術の将来? 

中国でバイオガスについて話すとき、人々はすぐに巨大なガス処理プラントや田舎の職人のピットを思い浮かべることが多いです。しかし、その実像、特に正確に取得するための技術の観点からは、メタン、はるかに複雑で興味深いものです。多くの同僚は、すべてを「肥料からガスを生産するのか？」と誤って還元し、単なるガスから、ネットワークへの注入や自動車燃料としての使用に適した高カロリーで安定したメタンへの重要な技術的移行を見逃しています。ここからが本当の課題とチャンスの始まりです。

生ガスから商用メタンまで: 歯が折れる場所

まずは主な痛みから始めます。有機物からガスを得ることができれば、戦いの半分は終わりますが、多くの場合、戦いは半分になります。植物からの典型的なバイオガスは 50 ～ 65% がメタン、残りが CO2、硫化水素、水蒸気です。現場のボイラーでの燃焼には問題ありませんが、商用の場合はダメです。入手するにはバイオメタン、本格的なクリーニングとアップグレードが必要です。そして、特に 5 ～ 7 年前の多くのプロジェクトがここでつまづいていました。たとえば、PSA (圧力スイング吸着) や膜分離などを設定しましたが、生ガスの組成や一部の食品廃棄物に含まれるシロキサンの含有量の変動は考慮されていませんでした。膜はすぐに故障し、自動化では対応できなくなりました。私はこれらの「保存された」ものをいくつか見てきました。四川省の施設 - 高価な設備が錆びている。

アプローチがさらにスマートになりました。彼らは、すぐにすべてを完璧にフル稼働でやろうとはしません。まず、安定したキャッシュフローを獲得し、原材料の実際の挙動を理解するために、コージェネレーション発電ラインを立ち上げます。同時に、H2S の除去と乾燥といった前処理システムも開発されています。そして、その後初めて、第 2 段階でメタンの精密精製ユニットが追加されます。時間はかかりますが、信頼性は高くなります。重要な点は、単に「箱入り」の製品を購入するのではなく、すべての段階を単一の技術チェーンに統合することです。ソリューション。

ちなみに、ここでは、建設だけでなく、特に化学技術の経験を持つ設計機関の役割が明確に見られます。吸収、吸着、触媒反応のプロセスを理解する必要があります。たとえば、CO2 からの高度な精製では、現在、膜によって大まかなカットオフが提供され、その後ガスがアミン洗浄で処理されるという方法が組み合わせられることがよくあります。ただし、これには正確な計算と材料の選択が必要です。化学工学の経験がないと失敗しやすいです。

原材料：肥料だけではなく、単純なものではありません

農業廃棄物は典型的なものですが、それ自体にも問題があります。季節性、分散性、物流。しかし、私の意見では、食品産業からの原材料と MSW の有機画分がより有望になりつつあります。濃度が高くなると、量がより予測可能になります。私たちはでんぷん処理プラントのプロジェクトに取り組みました。プロセスからの廃棄物、蒸留廃液、本質的には高 BOD の既製の基質液体があります。嫌気性消化には理想的と思われます。

しかし、問題は阻害剤であることが判明しました。原料処理の特定の段階を経た同じ蒸留液には、抗生物質やその他の殺生物剤の痕跡が残る可能性があり、これによりメタン生成共同体が抑制されました。原料を事前に監視するシステムと適応型注入システムを反応炉に導入する必要がありました。これは元の技術仕様には指定されていませんでした。その場で即興で演奏しなければなりませんでした。経験によれば、「標準」の試験であっても、設計の前に生分解に関する実験室試験が必須のステップであることがわかっています。原材料の種類のようでした。

もう一つのポイントは、他プロセスとのコージェネレーションです。たとえば、養豚施設では、バイオガス プラントが臭気の問題を解決し、エネルギーを供給します。しかし、近くに温室がある場合、コージェネレーションユニットからの熱と、さらにはCO2（精製後）を植物に供給するためにリサイクルすることは、プロジェクトの経済性がまったく異なります。実質的に無駄がなくなります。このような統合ソリューションは未来ですが、業界を超えた複雑な計画が必要です。

技術的なニュアンス: パンフレットには書かれていないこと

広告カタログでは、原料→発酵槽→ガス→精製→メタンとすべてがスムーズに見えます。実際には、何十もの落とし穴があります。たとえば、原子炉自体を考えてみましょう。高濃度の流出液の場合は、完全撹拌反応器 (CSTR) がよく使用されます。しかし、原料中に浮遊物質が多量に含まれる場合、それらは沈降して「デッドゾーン」を形成し、効率が低下します。原材料を再粉砕する必要がありますが、これにはコストがかかります。あるいは、加水分解反応器を前面に備えた 2 段階スキームに切り替える必要があります。

あるいはプロセス制御。メタン含有量、揮発性脂肪酸、pH のオンライン監視はもはや贅沢品ではなく、安定した運用には不可欠です。しかし、センサー、特に発酵槽内の攻撃的な環境に対するセンサーは気まぐれなものです。多くの場合、間接的な指標とオペレーターの経験に依存します。ある設備で、古いマスターが新しく設置したクロマトグラフよりもポンプの作動音とガスの匂いによって反応器の酸性化の始まりをより正確に判断できる様子を見ました。このテクノロジーは、単にコピーするのではなく、現地の動作条件に適応させる必要があります。

硫化水素の除去段階は特に重要です。それでも不十分な場合は、鉄やすりを混ぜた原始的なたわしで十分です。しかし、高濃度では、本格的な化学的または生物学的処理が必要になります。生物学的脱硫 (Thiopaq など) は効果的ですが、細菌にとって厳しい条件を維持する必要があります。黒竜江省の施設の1つでは冬に不安定な熱が発生し、バクテリアが単に「眠りに落ち」、H2Sがさらに侵入して次の段階の触媒を汚染した。緊急に予備の化学吸着スクラバーを設置する必要がありました。

専門エンジニアリング会社の役割

このような複雑さがあるからこそ、単に機器を販売するだけでなく、原材料の分析や実現可能性調査から設計、試運転、人材育成に至るまでのサイクル全体に取り組む企業の重要性が高まっています。これらは建設請負業者ではなく、技術パートナーです。その価値は、非標準的な問題を解決するための蓄積されたパターンにあります。

ここで、たとえば、成都宜之科技有限公司(彼らのウェブサイトはhttps://www.yzkjhx.ru）。化学技術を背景とした企業を母体として設立されたデザイン研究所です。彼らの場合、それは成都華西化工科技有限公司です。登録資本金1億2,000万元という数字は真剣な意図を示しています。私にとって、これは重要なシグナルです。プロジェクトが単なる設置会社ではなく、基礎となるプロセスを理解している機関である場合、成功の可能性は高くなります。私の理解では、彼らは、標準的なプロジェクトではなく、個別の技術的規制が必要な、複雑で異種混合の原材料の流れを扱うことが多いと考えています。

このような組織は通常、原材料やパイロット プラントをテストするための独自の研究所を持っています。これにより、顧客のリスクが軽減されます。すでに建設された数百万ドルの施設で問題を見つけるよりも、パイロット ラインで問題をシミュレートする方がはるかに安価です。彼らのアプローチは体系的なものが多く、消化物（廃汚泥）の処理を含むプロジェクトのライフサイクル全体を検討します。肥料として販売または譲渡する場合も、承認が必要となり、場合によっては追加の処理が必要になります。

経済と政治: 市場を動かすもの

この点を理解しないと、絵は不完全になります。テクノロジーバイオメタン中国での開発はエンジニアの熱意だけではありません。特に人口密集地域や発展途上地域では、厳しい環境規制があります。高濃度の有機廃棄物を水域や田畑に排出することは現在、事実上禁止されている。企業は解決策を探すことを余儀なくされており、多くの場合、バイオガスプラントとその後の廃水処理が最適な解決策となります。

一方で政府の支援もある。バイオガスからの「グリーン」電力の料金、ガスネットワークへの接続に対する補助金。しかし、ここでもすべてが単純なわけではありません。補助金を受けるには、ガスの品質に関する多くの条件を満たし、認定された洗浄装置を持っている必要があります。官僚主義はプロセスを何年も遅らせる可能性があります。すでに設置は進んでいるものの、接続や補助金に関する書類がまだ合意中だったというケースを私は知っています。

最も興味深いことは、精製されたバイオメタンを都市ガス網に送り込みたいと考えているところから始まります。ここでの品質要件は、露点、正確なメタン含有量、微量の酸素の欠如など、法外に高いものです。これはガス処理プラントの技術レベルです。すべてのプロジェクトがこれを実現できるわけではありません。多くの場合、圧縮 (CNG) または液化 (LNG) ガスの形で輸送に使用されます。バイオメタンを使用したゴミ収集車やバスへの燃料補給は、いくつかの大都市ですでに現実となっています。これは論理的かつ象徴的です。廃棄物はそれを排出する輸送手段に供給されます。

将来に向けて: 未来は統合とスマート システムにあります

したがって、中国におけるメタン技術の将来は、単純な設備の大量複製ではなく、複雑で統合された「スマート」設備の開発にあると考えられています。システム 私たちが話しているのは、バイオガス プラントが、有機廃棄物を処理し、エネルギー、熱、肥料を生成する複合施設の 1 つのノードにすぎないプロジェクトについてです。

私がすでに観察している主なトレンドはデジタル化です。数千のパラメータをリアルタイムで監視し、アルゴリズムを使用してプロセスを適応的に制御する IoT システムの実装。これにより、原料組成の変化に柔軟に対応し、メタン生産量を最大化することが可能になります。 2つ目は、他の再生可能エネルギーとの組み合わせです。たとえば、ガス精製プロセスでコンプレッサーや冷却システムを稼働させるために、ソーラーパネルからの余剰電力を使用します。

そして最も重要なことは、「ガス生産」から焦点を移したことです。 「高品質で標準化されたメタンを商品として生産するには?」これには、技術者、化学者、生態学者、経済学者の協力が必要です。プロジェクトはより大規模かつ複雑になるため、ディープ テクノロジー エンジニアリングの役割は、成都宜之科技有限公司、増えるばかりです。なぜなら、反応器の図面をコピーすることは可能ですが、特定の原材料に含まれるシロキサンの問題を予測し、設計段階で解決策を実行できるかどうかは、すでに実際の試験であり、その設備が単に存在するか、数十年にわたって効果的に動作するかを決定します。