バイオガス用の酸素発生器のすべて
バイオガスからバイオメタンを生成するには、硫化水素（H2S）を除去することが重要です。硫化水素には腐食性があり、コンプライアンス上も除去が不可欠だからです。酸素（O2）投入を含む多くの方法でこれに対処できます。O2は、通常、バイオマス用酸素発生器を使用してオンサイトで生成できます。こうした装置は、高品質のバイオメタンを生成する上で重要な役割を果たしています。
バイオメタンの生成にはバイオガスが必要です。これは廃棄物原料の分解により生成されます。分解中に「嫌気性消化」が起こりますが、ここでもH2Sが生成されます。この段階で、消化槽内のH2Sを除去する必要があります。これが、バイオガスをバイオメタンに変換する処理の開始点です。バイオメタンを使用する場合、ほとんどのエネルギーグリッドにH2Sの許容限界があることにも言及しておかなければなりません。
バイオメタンの生成過程の詳細については、H2S除去におけるO2の役割についての関連コンテンツをお読みください。下記の文章では、バイオガスに酸素発生器を使用する理由、その機能の仕方、そして最適なサイズの選択に焦点を当てています。詳細について、さらに続きをお読みください。
バイオガスに酸素発生器を使用する理由
冒頭で指摘したように、バイオガスからH2Sを除去する方法は複数あります。その中には、第二鉄の添加と活性炭フィルタが含まれます。こうした方法では、O2と比較して保守の負担が大きく、コストが増大します。O2を使用することで、単純な好気性反応が起こり、硫黄と水が残ります。
バイオガス用のO2を入手する方法は2つあります。すなわち、前述の外部供給とオンサイト生成です。この2者のうち、オンサイトでO2生成が好ましい解決策であることが多くなります。これは、O2の外部供給にはさまざまな調整が必要であり、供給元の在庫状況にも左右されるためです。さらに、輸送中に発生するCO2のため、O2の外部供給は環境に優しいとは言えません。最後に、オンサイトでのO2生成であれば、常に適切な量と濃度レベルが得られます。
バイオガスをバイオメタンに変換する際には、酸素の濃度に注意を払う必要があります。O2濃度が低すぎると、バイオガスのエネルギー含有量が低下する可能性がある一方、不必要に高い濃度と流量レベルは、安全上のリスクをもたらす可能性があります。H2S除去のためにO2を使用する場合は、適切な手順をすべて実行することが重要です。オンサイトでの生成はこの点でも有利です。
酸素発生器の仕組み
O2発生器は、乾燥した圧縮空気を取り込み、O2を分離して目的の濃度レベルの酸素を生成します。空気には酸素が含まれていますが、バイオメタン生成を含め、より高い酸素濃度を必要とする工業的処理には理想的ではないということを明確に理解しておかなければなりません。圧縮機による圧縮空気では十分ではないのです。
通常、空気は78%の窒素（N2）、21%の酸素（O2）、およびその他の気体を含んでいます。酸素発生器は、圧力スイング吸着技術とゼオライト吸着剤を使用して圧縮空気中の窒素と酸素を分離します。その後、酸素を貯蔵して、使いやすいように調整します。
最新の近代的酸素発生器では、可変サイクルセーバー(VCS)のような技術を使用しています。これにより、需要が少ないときにエネルギー消費を最小限に抑えることができます。その結果、従来の機器と比較して、低負荷条件で最大70%のエネルギーコスト削減が可能になります。
最適なサイズの選択
バイオガスプラント用の酸素発生器のサイズを決定する場合、いくつかの問題点があります。これには以下が含まれます：
プラント内のバイオガスフロー
消化槽の数と場所、すべてが同時にO2を使用するか否か
O2の目標定常状態
プラグアンドプレイのO2生成コンテナが必要かどうか。プラント内に空間がない場合にも適用されます。
O2投入量の制御方法
サポートが必要な場合
本稿で触れた話題についての詳細は、お気軽にアトラスコプコのチームにお問い合わせください。アトラスコプコは、バイオガス用酸素発生器シリーズの情報を含め、お客様に適した方向性をご提案します。また、高いO2濃度を必要とする他の産業にも対応しています。今すぐお問い合わせください。
