Перспективи застосування технологій метанування для виробництва синтетичного відновлюваного метану в Україні
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya3(73).2024.107Анотація
Відомо, що однією з найважливіших і найактуальніших проблем сучасної світової енергетики став пошук і розробка відновлюваних джерел енергії як альтернатив традиційним викопним паливам.
Метанування, тобто реакція перетворення вуглекислого газу і водню з отриманням синтетичного відновлюваного метану, є одним із напрямів пошуку і освоєння альтернативних джерел енергії як замінника дефіцитного природного газу.
Об'єктом цього дослідження є синтетичний відновлюваний метан, а також особливості технологій метанування для його виробництва.
Мета роботи - огляд світового досвіду розробки технологій метанування для виробництва синтетичного відновлюваного метану та визначення перспективних шляхів впровадження цих технологій в Україні.
Методи дослідження включають вивчення і аналіз літературних та інших даних, зокрема результатів впровадження проєктів з метанування.
Як показали проведені дослідження, особливо цікавими для умов України є технології метанування тільки з відновлюваними компонентами. Саме такі технології і аналізуються в статті.
У роботі розглянуті технологічні можливості застосування методів каталітичного і біологічного метанування з метою ефективного використання відновлюваної сонячної і вітрової електроенергії для генерування водню шляхом електролізу води, а також вуглекислого газу органічного походження для виробництва синтетичного відновлюваного метану.
Найдокладніше розглянуто технологію біологічного метанування як перспективного напряму впровадження технологій метанування в Україні для виробництва синтетичного відновлюваного метану. Проаналізовано аспекти, пов’язані з сучасними технологіями, такими як in situ, ex situ. Показано особливості концепції підземного метанування, що є одним із напрямів біологічного метанування.
У роботі розглянуті різні конструкції реакторів для каталітичного і біологічного метанування, зазначені їх переваги і недоліки.
Ключові слова: синтетичний відновлюваний метан, технології метанування, відновлювані джерела енергії
Посилання
Geletukha, G., Kucheruk, P., Matveev, Yu. (2022). Prospects and potential for biomethane production in Ukraine. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23 (4), 67–80. http://www.ecoeet.com/Prospects-and-Potential-for-Biomethane-Production-in-Ukraine,149995,0,2.html
Gotz, M., Lefebvre, J., Mors, F. et al. (2016). Renewable power-to-gas: A technological and economic review. Renewable Energy, 85, 1371-1390. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.07.066
Bailera, M., Lisbona, P., Romeo, L.M. et al. (2017). Power to Gas Projects Review: Lab, Pilot and Demo Plants for Storing Renewable Energy and CO2. Renew. Sustain. Energy Rev, 69, 292–312. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.130
Thema, M., Bauer, F., Sterner, M. (2019). Power-to-Gas: Electrolysis and Methanation Status Review. Renew. Sustain. Energy Rev., 112, 775–787. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2019.06.030
Klimenko V.M., Suprun T.T. (2022) Tekhnolohiyi metanatsiyi dlya otrymannya syntetychnoho vidnovlyuvanoho metanu [Methanation technologies for producing synthetic renewable methane]. Thermophysics and Thermal Power Engineering, 44 (3), 63-72. https://doi.org/10.31472/ttpe.3.2022.6
Klimenko, V.N., Suprun, T.T. (2023). Analysis of synthetic renewable methane production technologies for implementation in Ukraine. Eurasian Physical Technical Journal, 20 (2(44)), 41–45. https://doi.org/10.31489/2023No2/41-45
Chung Hong, Tan, Saifuddin, Nomanbhay, Abd Halim, Shamsuddin, et al. (2022). Current Developments in Catalytic Methanation of Carbon Dioxide – A Review. Front. Energy Res., 9, 795423. https://doi.org/10.3389/fenrg.2021.795423
Janke, C., Duyar, M.S., Hoskins, M. et al. (2014). Catalytic and adsorption studies for the hydrogenation of CO2 to methane, Appl. Catal. B Environ., 152-153, 184-191, http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.01.016
Project HELMETH Available at: http://www.helmeth.eu/index.php/project
Bellini, R., Bassani, I., Vizzarro, A. et al. (2022). Biological Aspects, Advancements and Techno-Economical Evaluation of Biological Methanation for the Recycling and Valorization of CO2. Energies, 15(11), 4064. https://doi.org/10.3390/en15114064
Bassani, I., Kougias, P.G., Angelidaki, I. (2016). In-Situ Biogas Upgrading in Thermophilic Granular UASB Reactor: Key Factors Affecting the Hydrogen Mass Transfer Rate. Bioresour. Technol., 221, 485–491. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.09.083
Kougias, P.G., Treu, L., Benavente, D.P. et al. (2017). Ex-Situ Biogas Upgrading and Enhancement in Different Reactor Systems. Bioresour. Technol, 225, 429–437. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.124
Rusmanis, Davis, O’Shea, Richard, Wall, et al. (2019). Biological hydrogen methanation systems – an overview of design and efficiency. Bioengineered, 10, 604-634. https://doi.org/10.1080/21655979.2019.1684607
Voelklein, M.A., Rusmanis, Davis, Murphy, J.D. (2019). Biological methanation: Strategies for in-situ and ex-situ upgrading in anaerobic digestion. Appl. Energy, 235, 1061-1071. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.11.006
Strobel, Gion, Hagemann, Birger, Huppertz Thiago, Martins. et al. (2020). Underground bio-methanation: Concept and potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 123, 109747. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109747
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
