Biomethaan: wat is het en waarin verschilt het van biogas en aardgas

Biomethaan is biogas dat is gezuiverd van koolstofdioxide en verontreinigingen, zodat de samenstelling en verbrandingsparameters overeenkomen met die van aardgas. Het bevat doorgaans meer dan 95% methaan (CH₄) en kan worden ingevoed in het gasnet, gecomprimeerd als bioCNG, vloeibaar gemaakt tot bioLNG of lokaal worden verbruikt. In vergelijking met onbewerkt biogas onderscheidt het zich vooral door de methaanconcentratie en de afwezigheid van verontreinigingen, terwijl het ten opzichte van aardgas uitsluitend verschilt in herkomst.

Biogas, biomethaan en aardgas: samenstelling

Biogas ontstaat in de vergister, waar een mengsel van anaërobe bacteriën organisch materiaal afbreekt. De belangrijkste componenten zijn methaan en koolstofdioxide, naast waterdamp en sporen van waterstofsulfide (H₂S), ammoniak (NH₃), stikstof, zuurstof en – afhankelijk van de substraten – siloxanen. Onderstaande tabel toont typische waarden; de exacte cijfers zijn afhankelijk van de substraten en procesomstandigheden.

De verbrandingswaarde van zuiver methaan bedraagt ca. 9,97 kWh per 1 normaal kubieke meter (onderste verbrandingswaarde). Daarom heeft 1 m³ biogas met een CH₄-gehalte van 55% een energie-inhoud van ca. 5,5 kWh, wat ongeveer de helft is van die van 1 m³ biomethaan.

Waarom opwerking noodzakelijk is

Het gasnet is ontworpen voor een specifiek bereik van parameters: Wobbe-index, verbrandingswaarde, dauwpunt van water en koolwaterstoffen, evenals het gehalte aan zwavelverbindingen, zuurstof of waterstof. Biogas met een hoog CO₂-gehalte voldoet niet aan deze specificaties en bevat bovendien componenten die corrosie en slijtage van de installatie veroorzaken. De opwerking omvat daarom verschillende stappen:

1. Voorbehandeling – verwijdering van H₂S, water, vaak vluchtige organische verbindingen en siloxanen.
2. Scheiding van CO₂ – de eigenlijke „opwerking”, uitgevoerd met bijvoorbeeld membranen, adsorptie (PSA), absorptie in water of amines, of via een cryogene methode.
3. Conditionering en compressie – droging, aanpassing van de druk aan het net, eventuele verrijking met propaan en odorisatie.
4. Kwaliteits- en hoeveelheidsmetingen – zonder deze kunnen gassen niet in het net worden opgenomen of verkocht worden.

Elk van deze fasen wordt in afzonderlijke bijdragen van deze reeks besproken.

Biomethaan en „groen gas”

De term „biomethaan” beschrijft de samenstelling van het gas, niet de duurzaamheid ervan. Duurzaam biomethaan is biomethaan dat voldoet aan de criteria van Richtlijn RED II (Richtlijn (EU) 2018/2001), waaronder het gebruik van toegestane grondstoffen en het behalen van de vereiste reductie van broeikasgasemissies ten opzichte van fossiele brandstoffen. Pas na het voldoen aan deze voorwaarden (en bevestiging door certificering) kan biomethaan worden meegeteld voor hernieuwbare-energiedoelstellingen of met een „groene” premie worden verkocht.

Wat kan men met biomethaan doen

• Invoeding in het gasnet – de meest logistiek eenvoudige route, mits er een gasleiding met voldoende capaciteit in de buurt loopt. De groene moleculen „lossen op” in het net en hun oorsprong wordt bevestigd door het systeem van garanties van oorsprong.
• Transportbrandstof – als bioCNG (gecomprimeerd, bijvoorbeeld tot 200–250 bar) of bioLNG (vloeibaar gemaakt bij ongeveer −162°C). Biomethaan kan dezelfde voertuigvloot aandrijven die op aardgas rijdt.
• Levering „off-grid” – in flessen of tanks aan afnemers zonder toegang tot het net.
• Gebruik als grondstof – onder andere voor de productie van waterstof via reforming of in de chemische industrie.

Schaal in Europa

Volgens de European Biogas Association (EBA) zijn er in Europa al honderden biomethaaninstallaties in bedrijf en neemt de productie jaarlijks toe. In december 2019 was de markt vooral geconcentreerd in Duitsland, het Verenigd Koninkrijk, Zweden, Frankrijk, Nederland en Denemarken. In Polen bleef de invoeding van biomethaan in het gasnet destijds nog in de analyse- en eerste projectfase; er ontstonden echter talrijke agrarische biogasinstallaties met warmtekrachtkoppeling, die in de toekomst kunnen worden omgebouwd voor de productie van biomethaan.

Belangrijkste verschillen in de praktijk van de exploitatie

Een biogasinstallatie met een CHP-motor verkoopt elektriciteit en warmte, waarbij de elektrische capaciteit en efficiëntie de bepalende parameters zijn. Een biomethaaninstallatie verkoopt gas, waarbij de belangrijkste indicatoren de doorvoercapaciteit (m³/h biomethaan), methaanverliezen tijdens de opwerking en het eigen energieverbruik zijn. Ook het meetsysteem verandert (gaschromatograaf in plaats van alleen biogasanalysatoren), evenals het onderhoud (drukprocessen) en het juridische kader – van vergunningen en aansluitvoorwaarden tot duurzaamheidscertificering. Voor een investeerder betekent dit een ander inkomstenprofiel, andere risico’s en andere competenties van het team, wat van belang is om te begrijpen voordat men aan een project begint.

Samenvatting

Biomethaan is biogas dat „op aardgasstandaard is gebracht”. Hierdoor kan het gebruikmaken van bestaande infrastructuur – gasleidingen, stations, motoren en branders – en kan het fossiel gas vervangen zonder aanpassingen aan de kant van de afnemer. De klimaatwaarde ervan wordt bepaald door de grondstof, de technologie (inclusief methaanverliezen) en de emissieberekening over de gehele keten.