project

Verwijdering van waterstofsulfide uit biogas met granulair ijzer(hydr)oxide

Expert(s):
ir. Edwin de Buijzer

  • Startdatum
    01 jan 2014
  • Einddatum
    01 jul 2016
  • samenwerkingspartner(s)
    BiogasPlus, KWR Watercycle Research Institute en AquaMinerals

Waterijzer is een slib bestaande uit ijzeroxide/ijzerhydroxide en is een restproduct van de drinkwaterzuivering. AquaMinerals (voorheen Reststoffenunie) draagt namens de waterbedrijven zorg voor de afzet van deze reststoffen. Van de circa 50 kton per jaar geproduceerd vloeibaar waterijzer wordt circa twee derde afgezet bij biogas-energiecentrales en één derde bij rioolwaterzuiveringsinrichtingen (rwzi’s). Van de productie van circa 20 kton steekvast waterijzer per jaar wordt ongeveer driekwart gebruikt in biogasreactoren en deze vraag stijgt snel.

Technologie

Vloeibaar waterijzer kan door pelletiseren verwerkt worden tot granulair waterijzer. Deze korrels kunnen ingezet worden als filtermateriaal bij de reiniging van gistingsgas van biogasinstallaties. Bij deze toepassing wordt zwavelwaterstof in de gasfase gebonden. Dit vermindert de corrosieve eigenschappen van het gas. Er hoeft dan niet langer overdosering van (water)ijzer in de vergisting plaats te vinden; alleen het voor de gasfase relevante deel van het sulfide wordt gebonden. Hierdoor blijft bovendien fosfaat in het digestaat beschikbaar voor terugwinning. Ook kan het granulair ijzer(hydr)oxide eenvoudig vervangen en ingezameld worden.

Deze voordelen geven granulair waterijzer een toegevoegde waarde. Het leidt tot hoogwaardigere afzet, de toepassingsmogelijkheden van waterijzer en marktwaarde van biogas worden vergroot en het draagt bij aan het verduurzamen van het productieproces van drinkwater en van groene energie. Daar staat tegenover dat  er meer kosten moeten worden gemaakt om het granulair ijzer(hydr)oxide te produceren. Van doorslaggevend belang voor de meerkosten bij productie zijn de energiekosten.

Uitdaging

Het project is gestart met technisch literatuuronderzoek. Hieruit bleek dat granulair waterijzer toepasbaar is om zwavelwaterstof (H2S) rechtstreeks te verwijderen uit (bio)gas en met name geschikt is voor toepassing bij lagere debieten gistingsgas, bijvoorbeeld afkomstig van co-vergisters en rwzi’s. Mogelijk kunnen korrels waterijzer daarbij ook siloxanen verwijderen. Op laboratorium schaal is vervolgens de binding van H2S in de gasfase door granulair ijzer(hydr)oxide onderzocht.

Oplossing

Waterijzerkorrels blijken waterstofsulfide volledig te kunnen verwijderen op lab-schaal uit een gasstroom die H2S bevat. Het uit vloeibaar waterijzer geproduceerde ijzergranulaat heeft een maximale adsorptiecapaciteit van circa 160 mg H2S per gram materiaal en een specifiek oppervlak van 93 m2 per gram materiaal. Bij een contacttijd van 3 seconden duurt het in de proefopstelling circa 15 uur voordat de korrels geheel verzadigd zijn met zwavel. Pellets van geperst waterijzer presteren onder dezelfde omstandigheden significant minder.

Er is een logistieke keten en marktstrategie ontwikkeld voor de introductie van ijzergranulaat voor deze toepassing. De markt heeft hiervoor ook al interesse getoond.

Op aspecten als beschikbare hoeveelheid materiaal, afnemers, financiële haalbaarheid, logistiek e.d. is bevestigd dat het toepassen van granulair waterijzer om gistingsgas te ontzwavelen een reële optie is voor vergistingsinstallaties op rwzi’s en mogelijk ook (mest)co-vergisters.