Methaanslip bij de opwerking van biogas: hoeveel verliezen we en wat zijn de kosten

Methaanslip is het deel van het methaan (CH₄) in ruw biogas dat tijdens het opwerkingsproces niet in het biomethaan terechtkomt, maar met het off-gas, een afvalstroom rijk aan CO₂, ontsnapt. Het wordt uitgedrukt als percentage van de invoer. Het is tegelijkertijd een inkomstenverlies (u verkoopt minder gas) en een uitstoot van broeikasgassen: methaan is tientallen keren krachtiger als broeikasgas dan CO₂ over een periode van 100 jaar. Voor een biomethaaninstallatie behoort deze indicator tot de belangrijkste technische en milieuparameters.

Waar komt methaanslip vandaan

Bij elke scheidingstechnologie gaat een deel van het methaan (CH₄) over naar de CO₂-stroom:

• bij membranen dringt methaan (CH₄) langzaam, maar niet nul door; hoe hoger de zuiverheid van het product en hoe hoger het rendement, des te groter het vereiste oppervlak en de recirculatie;
• bij PSA wordt methaan (CH₄) in geringe mate geadsorbeerd en blijft het in de kolom of in het spoelgas;
• bij waterwassing lost methaan (CH₄) (zwak, maar een fractie van een procent) op in water en komt het bij het strippen in het off-gas terecht;
• bij aminewassing lost methaan (CH₄) fysisch in sporenhoeveelheden op;
• bij cryogene scheiding zijn de verliezen afhankelijk van de efficiëntie van de scheiding.

Naast methaanslip treden er ook verliezen op die niet het gevolg zijn van de scheiding zelf, en die bij de totale methaanverliezen van de installatie moeten worden opgeteld: lekkages in de appendages, ontluchting tijdens opstarten en stilleggen, en noodafbranding van biogas op de fakkel.

Typische waarden

De onderstaande tabel toont de orde van grootte zoals deze in de literatuur en bij offertes van leveranciers wordt aangetroffen (moderne systemen, stationaire werking). De werkelijke waarden moeten worden bevestigd in de garantie en metingen.

Rekenvoorbeeld

Aannames: installatie van 500 m³/h biogas met 55% CH₄ (275 m³/h methaan), 8000 bedrijfsuren per jaar, methaanslip van 1%. Jaarlijkse methaanproductie in biogas: 2,2 miljoen m³. Verlies: 22 duizend m³ CH₄. Bij een dichtheid van methaan van circa 0,717 kg/m³ is dit circa 15,8 ton CH₄. Bij een GWP₁₀₀ = 28 (waarde uit het vijfde IPCC-rapport) komt dit neer op circa 442 ton CO₂e per jaar. Energetisch gezien komt het verlies overeen met circa 220 MWh (bij circa 10 kWh/m³), wat bij een veronderstelde gasprijs van 200 zł/MWh neerkomt op circa 44 duizend zł per jaar.

Ter vergelijking: een methaanslip van 0,1% zou 44 ton CO₂e en 4,4 duizend zł betekenen. Het verschil van circa 400 ton CO₂e per jaar komt overeen met de uitstoot van enkele honderden personenauto’s die een jaar rijden – daarom zijn verliezen niet alleen financieel, maar ook in de emissierekening van biomethaan van belang.

Hoe methaanslip te beperken

1. Keuze van technologie afgestemd op emissie-eisen (bijvoorbeeld amines of meerstaps systemen).
2. Naverbranding van off-gas in een thermische of katalytische oxidator; methaan (CH₄) wordt omgezet in CO₂, wat het broeikaseffect vermindert. Bij lage CH₄-concentraties is ondersteunende brandstof of warmteterugwinning vereist.
3. Recirculatie van gas uit de flash, het permeaat of het spoelgas.
4. Exploitatie: vermijd bedrijf buiten het ontwerpbereik, zorg voor lekdichtheid van appendages, controleer op lekkages.
5. Monitoring: meet de CH₄-concentratie in het off-gas en voer een massabalans van de installatie uit.

Methaanslip in de emissiebalans van biomethaan

In de RED-methodiek worden methaanemissies uit de opwerking meegerekend in de broeikasgasbalans van biomethaan (als proceseigen emissies). Bij de standaardberekeningen worden aannames gedaan over het niveau van verliezen, en een werkelijk lage methaanslip kan het resultaat in de feitelijke berekeningen verbeteren. Hierin ligt de relatie tussen technologie en de waarde van gecertificeerd gas: een laag methaanverlies verbetert de koolstofvoetafdruk en de handelswaarde van biomethaan.

Contractuele bepalingen

Neem in het contract met de technologieleverancier op: gegarandeerde methaanslip (%), meetvoorwaarden (belasting, samenstelling, methode), boete bij overschrijding en verplichting tot correctie. Het is ook zinvol om periodieke metingen na de inbedrijfstelling en tijdens de exploitatie op te nemen, omdat de methaanslip meestal toeneemt naarmate membranen of sorbenten verouderen.

Verschil tussen methaanslip en werkelijke emissie

Methaanslip beschrijft wat de separator in het off-gas verlaat, maar dit komt niet altijd in dezelfde mate in de atmosfeer terecht. Als het off-gas naar een thermische oxidator wordt geleid, daalt de methaanemissie met het rendement van de naverbranding (meestal meer dan 99% bij correcte werking), en ontstaat er extra biogeen CO₂. Omgekeerd moeten lekkages die niet met de scheiding samenhangen, bij de emissies worden opgeteld. Daarom worden in broeikasgasbalansen twee indicatoren onderscheiden: technologische methaanslip (eigenschap van het apparaat) en totale methaanverliezen van de installatie (som van methaanslip, lekkages, opstarten en storingen, rekening houdend met naverbranding). Deze laatste indicator is belangrijker voor het klimaat en moet het onderwerp zijn van controlemetingen.

Samenvatting

Methaanslip is een indicator die economie en klimaat verbindt. Kleine procentuele verschillen vertalen zich in honderden tonnen CO₂e en tienduizenden euro’s per jaar, dus het is de moeite waard om deze te meten, te garanderen en in elke levensfase van de installatie te beperken.