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Aktueller Forschungsstand im In- und Ausland sowie Vor- und Nachteile: Zu den Techniken zur Reinigung von Biogas gehören die Waschmethode, die Lösungsmittelmethode, die Membrangetrennungsverfahren, die Druckveränderungsadsorption sowie die Tiefkühlmethode. Die Technologie zur Reinigung von Biogas in China entwickelte sich erst spät; üblich sind dabei die Waschmethode sowie die Druckwechselsorption. Mit den Fortschritten in der Anwendung von Membrangetrennungen in den entwickelten Ländern Europas und Amerikas in den letzten Jahren hat auch China in diesem Bereich begonnen, aktiv zu werden. Da die Kryotechnik bei groß-, mittel- und kleinen Biogasanlagen eingesetzt wird, sind die Investitionskosten hoch und der Energieverbrauch extrem – daher ist sie nicht für eine breite Anwendung geeignet. Deshalb wird sie hier nicht weiter erläutert. 1. Wasseraufbereitungsverfahren (Rückgewinnungsrate von CH4: 80–90%) – Prinzip: Durch die Eigenschaft, dass saure Oxide in Wasser besser löslich sind als CH4, werden CO2 und H2S entfernt. Wasser kann durch Entlastung, Luftaufschwemmung usw. wiedergewonnen und recycelt werden ； Bei geeigneten Bedingungen kann auch ausschließlich Frischwasser verwendet werden, wodurch der Prozess der Wasserreinigung entfällt. Der Waschprozess ist im Grunde auch ein Prozess der physikalischen Absorption und eignet sich für Fälle mit hohem CO2-Druck. Vorteil: Einfache Herstellung ； Technologische Reife ； Wasser als Absorptionsmittel ist umweltfreundlich und leicht verfügbar. Nachteil: Der CH4-Verlust ist höher als bei anderen Technologien ； Die Energieeffizienz ist geringer als bei anderen Technologien ； Hoher Wasserverbrauch – nicht geeignet für wasserarme Gebiete ； Leicht wachsende Mikroorganismen verursachen Verstopfungen in den Türmen ； Nach der Reinigung muss eine Trocknungsbehandlung durchgeführt werden. Entwicklungsrichtung: Die Waschverfahrenstechnologie hat bereits eine reife Stufe erreicht und liegt hauptsächlich in den Händen von Unternehmen wie Mamberg in Schweden, DMT in den Niederlanden und Flotech in Neuseeland. In anderen Ländern wird die Methanreinigung weit verbreitet eingesetzt. Laut Statistiken der Internationalen Energieagentur (IEA) aus dem Jahr 2014 machten die Anlagen zur Wasseraufbereitung sowie die durch sie gewonnene Menge an gereinigtem Methan zusammen mehr als ein Drittel des Gesamtvolumens aus. Dennoch zeigt der Marktanteil dieser Technologie einen Abwärtstrend. 2 Lösungsmittelverfahren (CH4-Rückgewinnungsrate: 98,5%) Prinzip: Das Lösungsmittelverfahren kann in zwei Arten unterteilt werden: chemisches Lösungsmittelverfahren und physikalisches Lösungsmittelverfahren. Die erste hat einen hohen Energieverbrauch und wird seltener eingesetzt ； Letzteres entfernt CO2 und H2S mithilfe der unterschiedlichen Löslichkeit von sauren Gasen und CH4 in Lösungsmitteln. Häufig verwendete physikalische Lösungsmittel sind Propylencarbonat (PC-Methode), Polyethylenglykol-Dimethylether (NHD-Methode) sowie das Speziallösungsmittel Selexol ； Vorteil: Hohe Reinheit des Produktgases ； Hohe Methanrückgewinnungsrate ； Die Menge des zirkulierenden Lösungsmittels ist gering, der Stromverbrauch niedrig. Nachteil: Der Prozess der Solventrückgewinnung erfordert eine große Menge an Wärmeenergie, wodurch der Energieverbrauch hoch ist ； Im Prozess der Biogasherstellung entsteht kein Dampf als Nebenprodukt; dieser muss daher separat erzeugt werden. Dadurch wird Methan verbraucht, was wiederum die Gesamtmenge an Biogas verringert ； Chemische Lösungsmittel haben Auswirkungen auf die Umwelt, weshalb entsprechende Maßnahmen ergriffen werden müssen. In Regionen mit strengen Umweltvorschriften ist der Einsatz solcher Lösungsmittel eingeschränkt. Entwicklungsrichtung: Auf dem Markt für die Reinigung von Biogas im Ausland macht die Lösungsmethode mehr als ein Drittel aus. Der gesamte Prozessablauf wurde auf die entsprechenden chemischen Verfahren übertragen; als Lösungsmittel werden Selexol, Genosorb usw. verwendet. Die inländischen Verfahren zur Kohlenstoffentfernung mit Lösungsmitteln sind in der Chemieindustrie bereits ausgereift und können als Vorbild für verbesserte Methoden wie die MDEA-Methode, die PC-Methode sowie die NHD-Methode dienen, die von Instituten wie dem Nanjing Chemical Engineering Institute und dem Sichuan Chemical Engineering Institute entwickelt wurden. Der Einsatz von Ionsolutions zur Reinigung von Biogas ist weltweit ein viel beachtetes neues Forschungsthema. Prinzip der Membrantrennung (CH4-Rückgewinnungsrate: 95%): Bei der Membrantrennung wird die Tatsache ausgenutzt, dass die verschiedenen Gaskomponenten unterschiedliche Adsorptionsfähigkeiten an der Membranoberfläche sowie unterschiedliche Lösungs- und Diffusionsraten aufweisen. Unter dem Druckunterschied auf beiden Seiten der Membran gelangen die meisten CO2-Komponenten sowie eine geringe Menge an CH4 durch die Membranwand in die Permeationsseite und werden dort getrennt. Der größte Teil des CH4 wird auf der Hochdruckseite als Hauptbestandteil von Biogas abgegeben. Vorteile: Das Gerät benötigt wenig Platz, ist einfach und bequem in der Bedienung sowie energieeffizient. Nachteile: Die Membrankomponenten sind teuer, anfällig für Schäden. Das Verformen sowie das Altern der Membranen verkürzen deren Lebensdauer. Zudem sind die Wartungskosten hoch ； Die Membrankomponenten sind empfindlich gegenüber Öl und Staub; daher sind strenge Anforderungen an die Entölung und Entstaubung in der Anfangsphase erforderlich ； Die CH4-Rückgewinnungsrate (≥95%) ist niedrig. Anwendung und Entwicklung: Laut Statistiken der Internationalen Energieagentur (IEA) ist seit 2010 die Anzahl sowie die Verarbeitungskapazität der Geräte zur Reinigung von Biogas mittels Membrangetrennung in Europa und Amerika stark gestiegen. Nach den prognostizierten Entwicklungen könnte der Marktanteil dieser Geräte bis zum Jahr 2016 auf etwa 10 % ansteigen. 4. Druckwechselsorption – Die Druckwechselsorption gilt als die Technologie mit den niedrigsten Betriebskosten zur Reinigung von Gasen. Aufgrund der geringen Methanrückgewinnungsrate kann sie jedoch nicht in großem Maßstab im Bereich der Biogasreinigung eingesetzt werden. Durch die Entwicklung von Spezialadsorbentien für Biogas lässt sich der Trennfaktor von CH4/CO2 verbessern und die Adsorptionskapazität für CO2 erhöhen. Dadurch kann dieses Problem gelöst werden, was wiederum eine technische Grundlage für den breiten Einsatz der Pressorsorptionstechnologie im Bereich der Biogasreinigung schafft. 5 Honghu Technology – Trockensaugverfahren zur Reinigung von Biogas. Mit dieser Technologie wird eine CH4-Rückgewinnungsrate von 99 % erreicht; der CH4-Gehalt in den Abgasen liegt unter 1 %. Die Reinheit des erzeugten Gases beträgt 97 % bis 99 % (anpassbar). Es vereint die Vorteile der traditionellen Trockensubstitution und löst das Problem der niedrigen Rückgewinnungsrate. Gleichzeitig wird die Größe der Anlage verringert, die Gesamtkosten gesenkt und die Betriebskosten reduziert. Die Betriebskosten für die Herstellung von SNG aus Biogas betragen 0,25 Yuan pro Kubikmeter Biogas.