Aminewasser: laagste methaanverliezen, maar warmte nodig voor regeneratie

Aminewasser is een chemische absorptie: CO₂ uit biogas reageert in een kolom met een waterige amineoplossing, en het met CO₂ verzadigde oplosmiddel wordt verwarmd in een regeneratiekolom, waar het koolstofdioxide vrijkomt. Omdat de reactie zeer selectief is voor CO₂, wordt methaan praktisch niet geabsorbeerd – verliezen bedragen doorgaans minder dan ca. 0,1–0,2%. De prijs hiervoor is warmte: regeneratie vereist een temperatuur van ongeveer 110–140°C.

Procesverloop

1. Voorbehandeling – vooral ontzwaveling. Overmatig H₂S degradeert het oplosmiddel of verontreinigt de CO₂-stroom.
2. Absorptie – biogas met een druk dicht bij atmosferisch (of een lichte overdruk) komt van onderaf de kolom binnen, de amineoplossing stroomt van bovenaf. CO₂ reageert met het amine, waarbij verbindingen ontstaan (bijv. carbaminaten en bicarbonaten).
3. Warmtewisseling – het rijke oplosmiddel wordt in een warmtewisselaar verwarmd met de warmte van het oplosmiddel dat uit de regenerator terugkeert, wat de warmtevraag vermindert.
4. Regeneratie – in de stripkolom wordt het oplosmiddel verwarmd met stoom of heet water; het vrijgekomen CO₂ verlaat de installatie in een stroom met hoge zuiverheid (>99% na droging).
5. Circulatie – het gereinigde oplosmiddel wordt gekoeld en keert terug naar de absorptie.

Biomethaan verlaat de installatie onder lage druk, dus wordt het voor invoeding in het net aanvullend gecomprimeerd en gedroogd.

Energie: warmte domineert

De vraag naar elektrische energie is laag (ventilatoren, pompen, gascompressie na de wasser), terwijl de warmtevraag aanzienlijk is. De literatuur geeft ordegroottes aan van ongeveer 0,5–0,8 kWh warmte per m³ biogas, afhankelijk van het oplosmiddel, de CO₂-concentratie en de mate van warmteterugwinning. De economische waarde hangt af van de lokale bron: restwarmte van een WKK-motor, een biomassaketel of een industriële installatie kan goedkoop zijn, terwijl verwarming met gas kostbaar kan zijn en de emissiebalans verslechtert.

Zuivere CO₂

Het afgas uit de regenerator is bijna zuiver biogeen CO₂. Na aanvullende behandeling (droging, verwijdering van geuren) kan het worden verkocht aan de industrie (dranken, voeding, kassen, productie van e-brandstoffen) of worden vloeibaar gemaakt. Hierin ligt het bijzondere voordeel van amines ten opzichte van technologieën waarbij het off-gas verontreinigingen en methaan bevat.

Nadelen en risico's

• Degradatie van het oplosmiddel onder invloed van zuurstof, hoge temperatuur en verontreinigingen; aanvulling en verwerking van verbruikte amines zijn noodzakelijk.
• Arbeidsveiligheid – amines kunnen irriterend zijn en vereisen passende opslag- en verwerkingsprocedures.
• Schuim en corrosie – verontreinigingen (oliën, deeltjes) veroorzaken schuimvorming in de kolommen.
• Minder flexibiliteit bij variërende belasting dan bij membranen; langere opstarttijd.
• Warmte-infrastructuur – regeneratiekolom, warmtewisselaars, warmtebron.

Rekenvoorbeeld

Aannames: 1000 m³/h biogas, 52% CH₄, warmtevraag 0,6 kWh/m³ biogas, 8000 h/jaar, restwarmte à 40 zł/MWh, warmte uit gasketel à 250 zł/MWh (beide prijzen aangenomen). Warmte: 1000 × 0,6 × 8000 = 4800 MWh/jaar. Kosten restwarmte: ca. 192 duizend zł; uit gasketel: ca. 1,2 miljoen zł. Winst uit lager methaanverlies (0,1% in plaats van 1%) bij 520 m³/h CH₄ is 520 × 0,009 × 8000 ≈ 37 duizend m³ CH₄ ≈ 374 MWh, dus bij 200 zł/MWh ca. 75 duizend zł per jaar. Conclusie: besparing op methaan dekt zelden de kosten van extern aangekochte warmte, maar wordt relevant bij restwarmte en waardevolle verkoop van CO₂.

Wanneer aminewasser overwegen

• Wanneer goedkope, laag-emissiewarmte beschikbaar is.
• Wanneer CO₂ moet worden verkocht of nuttig toegepast (CCU), waarbij zuiverheid van belang is.
• Wanneer zeer lage methaanverliezen vereist zijn, bijvoorbeeld vanwege de GHG-balans of milieueisen.

Warmte-integratie met de biogasinstallatie

In een typische biogasinstallatie met warmtekrachtkoppeling wordt een deel van de warmte gebruikt voor het verwarmen van vergisters, en het overschot blijft vaak onbenut. Na de overstap op biomethaan stopt de WKK-motor meestal, waardoor de tot dan toe beschikbare warmtebron verdwijnt. Daarom moet in het project de totale warmtebalans worden berekend: warmte voor vergisting, warmte voor regeneratie van amines en eventuele warmte uit een ketel op biogas of biomassa. Als de warmte voor de wasser afkomstig is van een ketel op ruw biogas, wordt methaan verbrand dat anders verkocht had kunnen worden, wat het verkoopvolume verlaagt en de emissiebalans beïnvloedt. Om deze reden is een van de sleutelbeslissingen de keuze van de warmtebron: biomassaketel, warmtepomp of restwarmte van een naburige installatie.

Samenvatting

Aminewasser is een technologie voor projecten waarbij de waarde ligt in zuivere CO₂ en minimale methaanverliezen, en warmte tegen een redelijke prijs beschikbaar is. In de kostenbalans telt de thermische energie, niet alleen elektriciteit.