DE102005010865A1 - Biological treatment of hydrocarbon gases containing carbon dioxide comprises scrubbing the gas with a suspension of microorganisms and transferring the suspension to an open photobioreactor - Google Patents

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Abstract

Biological treatment of gases containing 40-95 vol.% hydrocarbons and 2-60 vol.% carbon dioxide comprises scrubbing the gas with a suspension of microorganisms to absorb carbon dioxide and transferring the suspension to an open photobioreactor in which the carbon dioxide is photosynthetically fixed and the resulting oxygen is released into the atmosphere. An independent claim is also included for apparatus for biological treatment of gases as above, comprising a fermenter (8), a gas scrubber (2), a photobioreactor (5) and a gas storage unit (10).

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur biologischen Aufbereitung von Gasen.The The invention relates to methods and devices for biological Treatment of gases.

Gasförmige Brenn- und Treibstoffe, die aus dem anaeroben Abbau organischen Materials entstanden sind, enthalten neben den brennbaren Kohlenwasserstoffen immer gewisse Mengen an Kohlendioxid. Beispiele für derartige Gase sind Biogas, Klärgas, Faulgas, Deponiegas und das vor langer Zeit entstandene und durch geochemische Prozesse an Kohlendioxid abgereicherte Erdgas. Die Zusammensetzung der genannten Gase schwankt je nach Genese und Lagerbedingungen in bestimmten Grenzen. Die typische Zusammensetzung der Haupt- und Nebenbestandteile von Biogas sowie von Klär- und Faulgas bewegt sich in folgenden Bereichen: Methan: 40–75 %, Kohlendioxid: 25–55 %, Wasserdampf: 0–10 %, Stickstoff: 0–5 %, Sauerstoff: 0–2 %, Wasserstoff: 0–1 %, Ammoniak: 0–1 %, Schwefelwasserstoff: 0–1 %, Methanol 0–100 ppmv (Volumenteile pro 1 Million Volumenteile), siliziumorganische Verbindungen 0–100 ppmv, Halogene 0–1000 ppmv sowie geringe Konzentrationen an Alkoholen, Ketonen, Furanen und Terpenen.Gaseous fuel and fuels resulting from the anaerobic degradation of organic matter formed, in addition to the combustible hydrocarbons always certain amounts of carbon dioxide. Examples of such Gases are biogas, sewage gas, Digester gas, landfill gas and the long ago incurred and by geochemical processes on carbon dioxide depleted natural gas. The The composition of the gases mentioned varies depending on the genesis and storage conditions within certain limits. The typical composition of the main and secondary components biogas and sewage treatment and biogas moves in the following areas: methane: 40-75%, carbon dioxide: 25-55 %, Water vapor: 0-10 %, Nitrogen: 0-5 %, Oxygen: 0-2 %, Hydrogen: 0-1 %, Ammonia: 0-1 %, Hydrogen sulfide: 0-1 %, Methanol 0-100 ppmv (parts by volume per million parts by volume), organosilicon compounds 0-100 ppmv, halogens 0-1000 ppmv and low concentrations of alcohols, ketones, furans and terpenes.

Die hohen Gehalte an Kohlendioxid wirken sich in mehrfacher Hinsicht negativ auf die Nutzung der genannten Gase als Brenn-/Treibstoff aus. Die hohe Fracht an dem Inertgas Kohlendioxid bewirkt eine Reduzierung des Wirkungsgrades der Brenngasnutzung. Daneben verursacht der hohe Gehalt an Kohlendioxid zusammen mit Feuchte eine erhöhte Anlagenkorrosion. Außerdem entstehen durch das nicht nutzbare CO2 unnötige zusätzliche Kosten, wenn es bei einer Kompression des Brenngases zu Lager- bzw. Transportzwecken mitkomprimiert und ggf. mittransportiert werden muss. Ein weiterer Nachteil hoher Kohlendioxidgehalte in Brenngasen ist das Ausfallen flüssigen Kohlendioxids im komprimierten Zustand, wodurch häufig Probleme beim Transport von Gasströmen in Leitungen verursacht werden.The high levels of carbon dioxide have a negative impact on the use of these gases as fuel in many respects. The high load of the inert gas carbon dioxide causes a reduction in the efficiency of fuel gas utilization. In addition, the high content of carbon dioxide together with moisture causes increased plant corrosion. In addition, caused by the unusable CO 2 unnecessary additional costs when it compresses with compression of the fuel gas for storage or transport purposes and possibly must be transported along. Another disadvantage of high carbon dioxide levels in fuel gases is the precipitation of liquid carbon dioxide in the compressed state, which often causes problems in the transport of gas streams in lines.

Zur Abtrennung von Kohlendioxid und weiterer störender Bestandteile aus Brenngasen sind aus dem Stand der Technik zahlreiche, überwiegend chemische und physikalische Verfahren bekannt. Wirtschaftliche Bedeutung haben diese Verfahren überwiegend in der Erdgasgewinnung und -aufbereitung erlangt. Bei den Anlagen zur Erdgasgewinnung und -aufbereitung handelt es sich um großindustrielle Komplexe. Die umgesetzten Gasmengen rechtfertigen hohe Investitionen in Aufbereitungsverfahren. Die Abreicherung von Kohlendioxid ist in diesem Zusammenhang selbstverständlich. Von den aktuell eingesetzten Anlagen wird das abgetrennte Kohlendioxid ohne weitere Nutzung direkt in die Atmosphäre freigesetzt.to Separation of carbon dioxide and other interfering components from fuel gases are from the prior art numerous, mainly chemical and physical Known method. Economic significance of these methods are predominantly obtained in natural gas production and processing. At the plants Natural gas extraction and treatment are large-scale industrial complexes. The volumes of gas implemented justify high investments in treatment processes. The Depletion of carbon dioxide is self-evident in this context. Of the plants currently used, the separated carbon dioxide released directly into the atmosphere without further use.

Das in Kläranlagen und Biogasanlagen erzeugte Klär-/Faulgas bzw. Biogas wird meist ohne weitere Aufbereitung in Blockheizkraftwerken (BHKW) verteuert. Ein Blockheizkraftwerk besteht aus einem stationären Motor, der nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung sowohl elektrischen Strom als auch Wärme produziert. Die Effektivität von BHKWs beruht auf der Nutzung der Abwärme, die in anderen Kraftwerken über das Kühlwasser ungenutzt in Flüsse geleitet wird. Der hohe Wirkungsgrad der Blockheizkraftwerke macht beträchtliche Energieeinsparungen möglich.The in sewage treatment plants and biogas plants produce sewage gas or biogas is usually without further treatment in cogeneration plants (CHP) more expensive. A combined heat and power plant consists of a stationary engine, the principle of combined heat and power produces both electricity and heat. The effectiveness of CHPs based on the use of waste heat, which in other power plants over the cooling water unused in rivers is directed. The high efficiency of combined heat and power plants makes considerable Energy savings possible.

Vor allem bei Biogasanlagen, die relativ geringe Gasmengen von weniger als 5000 m3/Tag produzieren, lohnt sich zur Zeit die Investition in eine konventionelle Gasaufbereitungsanlage nicht. Nachteile der Verwendung nicht aufbereiteten Biogases in Blockheizkraftwerken sind unter anderem:

  • • schlechte Verbrennung aufgrund des hohen Kohlendioxidgehaltes – zur Verwendung in Selbstzündmotoren ist der Zusatz von Diesel erforderlich,
  • • geringer Wirkungsgrad im BHKW, da das nicht an der Verbrennung teilnehmende Ballastgas Kohlendioxid mit aufgeheizt und expandiert wird,
  • • hoher Wartungs- und Einstellungsbedarf am BHKW durch schwankende Gaszusammensetzung,
  • • Korrosion an Leitungen und Motor durch saure Gasbestandteile wie z. B. Schwefelwasserstoff – dadurch hoher Verschleiß und hohe Betriebskosten.
Especially in biogas plants that produce relatively small amounts of gas of less than 5000 m 3 / day, it is currently not worth investing in a conventional gas treatment plant. Disadvantages of using untreated biogas in combined heat and power plants include:
  • • bad combustion due to the high carbon dioxide content - for use in compression ignition engines, the addition of diesel is required,
  • Low efficiency in the cogeneration unit as the ballast gas carbon dioxide, which does not participate in the combustion, is heated up and expanded,
  • • high maintenance and adjustment requirements of the CHP due to fluctuating gas composition,
  • • Corrosion of pipes and engine due to acid gas components such. As hydrogen sulfide - thus high wear and high operating costs.

Den aus dem Stand der Technik bekannten physikalischen und chemischen Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Brenn-/Treibstoffgasen ist gemeinsam, dass die Energie, die zur Abtrennung eingesetzt wird, nicht mehr zurückgewonnen wird. Diese Verfahren erfordern allesamt erhebliche Mengen an Energie und zur Umsetzung einen relativ hohen Investitionsaufwand in technische Einrichtungen. Darüber hinaus setzen die technisch relevanten Verfahren das abgetrennte Kohlendioxid unmittelbar in die Atmosphäre frei, obwohl das Kohlendioxid zur Erderwärmung beiträgt.The known from the prior art physical and chemical Process for the separation of carbon dioxide from fuel / gas gases have in common that the energy that is used for the separation, will not be recovered. All of these methods require significant amounts of energy and to implement a relatively high investment in technical Institutions. About that In addition, the technically relevant procedures set the separated Carbon dioxide releases directly into the atmosphere, although the carbon dioxide to global warming contributes.

Ein diese Nachteile überwindendes, biologisches Verfahren Kohlendioxid aus CO2-haltigen Gasen zu entfernen, beschreibt das Deutsche Patent DE 103 46 471 B4 . Gemäß DE 103 46 471 B4 wird das Kohlendioxid mittels Mikroalgen durch Photosynthese fixiert und der entstehende Sauerstoff zusammen mit dem Brenngas (hier Methan) von den Algen zur weiteren Verwertung abgetrennt. Bei der Verbrennung im BHKW führen die Abreicherung an Kohlendioxid und die Anreicherung an Sauerstoff zu Wirkungsgradsteigerungen.A biological process for removing carbon dioxide from CO 2 -containing gases overcomes these disadvantages is described in the German Patent DE 103 46 471 B4 , According to DE 103 46 471 B4 The carbon dioxide is fixed by means of microalgae through photosynthesis and the resulting oxygen is separated together with the fuel gas (here methane) from the algae for further use. When burning in the CHP lead to the depletion of Koh dioxide and the accumulation of oxygen to increase efficiency.

Das in DE 103 46 471 B4 beschriebene Verfahren verwendet zur Umgebung hin geschlossene, aber für Licht transparente Photobioreaktoren (PBR). Die durch die Gasaufbereitung verursachte Anreicherung des Brenngases mit Photosynthese-Sauerstoff führt in der Praxis dazu, dass das in anaerob betriebenen Biogasanlagen üblicherweise über einem Fermenter gesammelte Biogas nach der Gasaufbereitung in einem separaten Gasspeicher gesammelt werden muss. Das Biogas kann also nicht einfach im Kreislauf mehrfach zwischen Gasaufbereitung und Biogasspeicher umgewälzt werden.This in DE 103 46 471 B4 described method uses ambient, but transparent photobioreactors (PBR). The enrichment of the fuel gas with photosynthesis oxygen caused by the gas treatment leads in practice to the fact that the biogas usually collected in an anaerobic biogas plant must be collected in a separate gas storage after the gas treatment. The biogas can not simply be circulated several times between the gas treatment and biogas storage in the circuit.

Aus dem Stand der Technik sind ausschließlich Verfahren bekannt, die den bei der Photosynthese gebildeten Sauerstoff im Brenngas belassen. Verfahren zur photosynthetischen Kohlendioxidabreicherung aus Brenngasen bei gleichzeitiger Abtrennung des bei der Photosynthese gebildeten Sauerstoffs sind nicht bekannt.Out The prior art discloses only methods which leave the oxygen formed in the photosynthesis in the fuel gas. Process for photosynthetic carbon dioxide depletion from fuel gases with simultaneous separation of the formed during the photosynthesis Oxygen is not known.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zu Grunde, Verfahren zur biologischen Gasaufbereitung bereitzustellen, die eine kostengünstige Reinigung des Gases bei gleichzeitigem Aufbau zusätzlicher Biomasse ermöglichen.Of the Invention as defined in the claims The object of the invention is to provide biological processes To provide gas conditioning, which is a cost effective cleaning allow the gas while building additional biomass.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Gasen gemäß Anspruch 1 und durch die Vorrichtung zur biologischen Aufbereitung von Gasen gemäß Anspruch 25 gelöst. Weitere vorteilhafte Details, Aspekte und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und den Figuren.These The object is achieved by the Process for the biological treatment of gases according to claim 1 and by the apparatus for the biological treatment of gases according to claim 25 solved. Further advantageous details, aspects and embodiments of the present invention Invention will become apparent from the dependent claims, the description, the examples and the figures.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Gasen mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von 40 Vol.-% bis 95 Vol.-% und einem Kohlendioxidgehalt von 2 Vol.-% bis 60 Vol.-% zur Verfügung. Das Verfahren umfasst die Schritte Waschen des Gases mittels einer Suspension von Mikroorganismen, wobei sich das in dem Gas enthaltene CO2 zumindest teilweise in der Suspension von Mikroorganismen löst, und Überführen der Suspension von Mikroorganismen mit dem darin gelösten CO2 in einen zur Umgebung hin zumindest teilweise offenen Photobioreaktor, wobei das CO2 in dem Photobioreaktor zumindest teilweise photosynthetisch fixiert wird und der dabei entstehende Sauerstoff überwiegend in die Umgebung entweicht.The present invention provides a process for the biological treatment of gases having a hydrocarbon content of from 40% to 95% by volume and a carbon dioxide content of from 2% to 60% by volume. The method comprises the steps of washing the gas by means of a suspension of microorganisms, wherein the CO 2 contained in the gas at least partially dissolves in the suspension of microorganisms, and at least transferring the suspension of microorganisms with the CO 2 dissolved therein into the environment partially open photobioreactor, wherein the CO 2 is at least partially photosynthetically fixed in the photobioreactor and the resulting oxygen escapes predominantly into the environment.

Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur biologischen Gasaufbereitung wird erfindungsgemäß die Photosynthese in einem zur Atmosphäre offenen System durchgeführt. Die vorliegende Erfindung stellt auf diese Weise ein Verfahren zur biologischen Gasaufbereitung zur Verfügung, das durch einfache bauliche Maßnahmen und ein simples und sicheres Gashandling eine extrem kostengünstige Reinigung von Biogas erlaubt. Die mit geschlossenen Systemen arbeitenden Verfahren des Standes der Technik sind technisch deutlich aufwändiger zu realisieren.in the Contrary to the methods known from the prior art for Biological gas treatment according to the invention photosynthesis in one to the atmosphere open system performed. The present invention thus provides a process for biological gas treatment available through simple structural measures and a simple and safe gas handling an extremely cost-effective cleaning allowed by biogas. The closed-system methods The prior art are technically much more complex too realize.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Brenn- und Treibstoffgase, die einen Kohlenwasserstoffgehalt von 40 Vol.-% bis 95 Vol.-% und einen Kohlendioxidgehalt von 2 Vol.-% bis 60 Vol.-% aufweisen, aufbereitet werden. Bei der photosynthetischen Fixierung des in solchen Biogasen enthaltenen Kohlendioxids durch Mikroorganismen wird Sonnenenergie zur Kohlendioxid-Abtrennung ausgenutzt. Die dadurch gebildete Biomasse wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch anaeroben Abbau zu Biogas umgesetzt und dient somit wiederum der Erzeugung von Brenngasen.By the method according to the invention can be and fuel gases having a hydrocarbon content of 40% by volume have up to 95% by volume and a carbon dioxide content of 2% by volume to 60% by volume, be prepared. In the photosynthetic fixation of in such biogases contained carbon dioxide by microorganisms Solar energy is used for carbon dioxide separation. The thus formed Biomass is in accordance with a preferred embodiment of the present invention converted by anaerobic digestion to biogas and thus again serves to generate fuel gases.

Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden die Gasreinigung und die Biomasseerzeugung durch Solarenergie gemäß der vorliegenden Erfindung in einem kompartimentierten System durchgeführt. Die physikalische Wäsche des Gases mittels einer wässrigen Suspension von Mikroorganismen ist also von der photosynthetischen Fixierung des darin enthaltenen Kohlendioxids räumlich getrennt.in the Contrary to the methods known from the prior art gas purification and biomass production by solar energy according to the present invention Invention carried out in a compartmentalized system. The physical laundry of the gas by means of an aqueous suspension of microorganisms is so from the photosynthetic fixation the contained carbon dioxide spatially separated.

Die physikalische Gaswäsche erfolgt in an sich aus dem Stand der Technik bekannten Gaswäschern. Dabei kann entweder das Rohgas durch eine Schicht wässriger Suspension von Mikroorganismen gedrückt werden oder die Suspension von Mikroorganismen über einen ggf. mit Füllkörpern gefüllten Waschturm – bevorzugt im Gegenstrom zum Gas – gerieselt werden.The physical gas scrubbing takes place in gas scrubbers known per se from the prior art. In this case, either the raw gas through a layer of aqueous Suspension of microorganisms are pressed or the suspension of microorganisms over a possibly filled with packing wash tower - preferred in countercurrent to the gas - drizzled become.

Der aus dem Wäscher austretende Gasstrom ist an polaren Gasbestandteilen, insbesondere an Kohlendioxid abgereichert. Die unpolaren Kohlenwasserstoffe verbleiben im Gasstrom. Die photosynthetische Fixierung des in der Suspension von Mikroorganismen gelösten Kohlendioxids erfolgt räumlich und zeitlich getrennt von der Gaswäsche in zur Umgebung hin nicht hermetisch geschlossenen Photobioreaktoren (PBR). Bevorzugt eingesetzt werden zur photosynthetischen Biomassebildung im Wesentlichen zur Umgebung hin offene, insbesondere lagunenartige PBR. Der bei der Photosynthese entstehende Sauerstoff kann durch die zur Umgebung hin offene Konstruktion des PBR in die Atmosphäre austreten.The gas stream leaving the scrubber is depleted of polar gas constituents, in particular of carbon dioxide. The non-polar hydrocarbons remain in the gas stream. The photosynthetic fixation of the carbon dioxide dissolved in the suspension of microorganisms takes place spatially and temporally separate from the gas scrubbing in photochemical closed-door photobioreactors (PBR), which are not hermetically sealed. Preferably used for photosynthetic biomass formation in the open to the environment, in particular lagoon-like PBR. The oxygen produced during photosynthesis can be released into the atmosphere through the open construction of the PBR to step.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Suspension von Mikroorganismen zwischen Wascheinrichtung und PBR umgewälzt. Dadurch wird die Suspension von Mikroorganismen in ihrer Funktion als Waschlösung mehrfach verwendet, wodurch die Kosten der Gasreinigung gesenkt werden können.According to one preferred embodiment of present invention is the suspension of microorganisms between Washing device and PBR circulated. This will make the suspension of microorganisms in their function as a washing solution several times used, whereby the cost of gas purification can be reduced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in dem Photobioreaktor Mischkulturen und Wildtypen von Algen und Bakterien eingesetzt. Im Gegensatz zur Herstellung reiner Kulturen in den PBR der pharmazeutischen Industrie und der Lebensmittelindustrie spielt die Art der gebildeten Biomasse bei der vorliegenden Erfindung keine Rolle.According to one preferred embodiment of In the present invention, mixed cultures are used in the photobioreactor and wild types of algae and bacteria used. In contrast to Production of pure cultures in the PBR of the pharmaceutical industry and the food industry plays the kind of biomass formed in the present invention not matter.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die erfindungsgemäße Gasaufbereitungsanlage mit einer aus Mischkulturen bestehenden Vorkultur angeimpft. Im Betrieb darf sich die beste Kultur, also die Kultur, die am schnellsten wächst, durchsetzen. Die Vorkulturen werden besonders aktiven Anlagen zur Gasreinigung entnommen.In particularly preferred embodiments The invention is the gas treatment plant according to the invention with a seed culture consisting of mixed cultures inoculated. Operational The best culture, the fastest growing culture, should prevail. The precultures become particularly active systems for gas purification taken.

Ein bedeutender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Tatsache, dass die gereinigten Brenngase nicht wesentlich mit Sauerstoff angereichert werden. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass der bei der photosynthetischen Fixierung von CO2 entstehende Sauerstoff überwiegend in die Umgebung entweicht. Unter dem Begriff „überwiegend" ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass sämtlicher Sauerstoff, der sich gemäß dem unter den gegebenen Bedingungen vorliegenden Löslichkeitsprodukt von Sauerstoff in der Algensuspension nicht lösen kann, aus der Suspension ausgast und in die Umgebung entweicht. Ein gewisser, sehr geringer Anteil an Sauerstoff bleibt aber in der Algensuspension gelöst.A significant advantage of the method according to the invention lies in the fact that the purified fuel gases are not significantly enriched with oxygen. This is due to the fact that the oxygen produced in the photosynthetic fixation of CO 2 escapes predominantly into the environment. The term "predominantly" in this context means that any oxygen that can not dissolve in the algal suspension according to the solubility product of oxygen present under the given conditions will outgas from the suspension and escape into the environment however, a small proportion of oxygen remains dissolved in the algae suspension.

An keiner Stelle der erfindungsgemäßen Anlage ist daher mit der Bildung explosiver Gasgemische zu rechnen. Dementsprechend kostengünstig können die erfindungsgemäßen Anlagen bei gleichzeitig hoher Anlagensicherheit konzipiert werden.At no point of the system according to the invention is therefore to be expected with the formation of explosive gas mixtures. Accordingly cost can the inventive plants be designed with high plant safety at the same time.

Insbesondere birgt dies Vorteile dahingehend, dass kein zusätzlicher Gasspeicher für das gereinigte Gas vorgesehen werden muss. Das gereinigte Gas kann vielmehr zurück in den über dem Nachgärer angeordneten Gasspeicher gepumpt werden. Das bei der Gärung entstehende Methan kann zusammen mit dem gereinigten Gas kein explosives Gemisch bilden, da der Sauerstoff bereits aus dem System entwichen ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gas daher mehrfach zwischen der Gaswascheinheit und der Gasspeichereinheit umgepumpt und auf diese Weise mehrfach gewaschen.Especially this has advantages in that no additional gas storage for the purified Gas must be provided. The purified gas can rather be returned to the above secondary fermenter arranged gas storage to be pumped. The resulting from the fermentation Methane can not be an explosive mixture with the purified gas form, since the oxygen has already escaped from the system. According to one particularly preferred embodiment Therefore, according to the present invention, the gas is interposed several times between the gas washing unit and the gas storage unit recirculated and on washed this way several times.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden weitere polare Gasbestandteile aus dem Rohgas mittels der physikalischen Wäsche durch die Suspension von Mikroorganismen abgereichert. Das physikalisch gewaschene Brenngas, das z. B. von CO2-, H2S-, NH3-, etc. abgereichert ist, kann wieder zurück in den über dem Nachgärer angeordneten Gasspeicher geführt werden. Die Gaswäsche kann kontinuierlich betrieben werden. Die Installation eines zusätzlichen Gasspeichers für gewaschenes Gas ist nicht erforderlich.According to a further particularly preferred embodiment of the present invention, further polar gas constituents are depleted from the raw gas by means of physical washing through the suspension of microorganisms. The physically washed fuel gas, the z. B. of CO 2 -, H 2 S-, NH 3 -, etc. is depleted, can be performed back into the arranged over the post-fermenter gas storage. The gas scrubber can be operated continuously. The installation of an additional gas storage for washed gas is not required.

Die Abreicherung des Gasbestandteils Kohlendioxid ist allerdings mit einem eher nachteiligen Effekt verbunden. Wird das an CO2 abgereicherte Gas nämlich in den Gasspeicher über dem Nachgärer gepumpt, so wird aufgrund des Kohlendioxid/Hydrogencarbonat-Gleichgewichts, das in der in dem Nachgärer enthaltenen Gülle vorliegt, aus der Gülle Kohlendioxid in die Gasphase nachgeliefert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind daher über dem Nachgärer zwei Gasspeicher vorgesehen, insbesondere zwei durch flexible Hauben gebildete, übereinander liegende Gasspeicher.However, the depletion of the gas component carbon dioxide is associated with a rather disadvantageous effect. If the gas depleted in CO 2 is pumped into the gas reservoir above the secondary fermenter, carbon dioxide is replenished into the gas phase from the manure due to the carbon dioxide / bicarbonate equilibrium present in the manure contained in the post-fermenter. According to a further preferred embodiment of the present invention, therefore, two gas storages are provided above the post-fermenter, in particular two gas storages formed by flexible hoods.

In diesem Fall wird das sich durch Gärung in dem unteren Gasspeicher ansammelnde Gas in den oberen Gasspeicher gepumpt. Dieser obere Gasspeicher dient dann als Gasspeicher im Sinne der vorliegenden Erfindung, d. h., das aus dem oberen Gasspeicher entnommene Gas wird in die Gaswascheinheit überführt und dort gewaschen. Da das in dem oberen Gasspeicher enthaltene Gas nicht mit der im Nachgärer enthaltenen Flüssigkeit in Kontakt steht, kann das an CO2 abgereicherte Gas in den oberen Gasspeicher zurückgepumpt werden, ohne dass dies eine Verschiebung des in der Flüssigkeit vorliegenden Kohlendioxid/Hydrogencarbonat-Gleichgewichts zur Folge hätte. Aus dem oberen Gasspeicher findet dann auch die Gasentnahme für das optional mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundene Blockheizkraftwerk oder für einen anderen Brenngasverbraucher statt.In this case, the gas accumulating in the lower gas storage by fermentation is pumped into the upper gas storage. This upper gas storage then serves as a gas storage in the context of the present invention, ie, the gas taken from the upper gas storage is transferred to the gas washing unit and washed there. Since the gas contained in the upper gas storage is not in contact with the liquid contained in the post-fermenter, the CO 2 -depleted gas can be pumped back into the upper gas storage, without resulting in a shift of the present in the liquid carbon dioxide / bicarbonate equilibrium would have. From the upper gas storage then also takes the gas removal for the optional combined with the device according to the invention cogeneration plant or for another fuel gas consumer.

Beim Vorliegen von zwei Gasspeichern kann auch eine zwischen den beiden Gasspeichern abwechselnde Entnahme von Gas erfolgen, welches dann zu der Gaswascheinheit gepumpt wird. Besonders vorteilhaft kann die Entnahme druckabhängig erfolgen, d. h., es wird Gas immer aus dem Gasspeicher entnommen, in dem zum Entnahmezeitpunkt der höhere Gasdruck herrscht.At the Presence of two gas stores can also be one between the two Gas stores take place alternately removal of gas, which then is pumped to the gas washing unit. Particularly advantageous can the removal is pressure-dependent, d. h., Gas is always taken from the gas storage, in which Withdrawal date the higher one Gas pressure prevails.

In einem zweiten Kreislauf wird die mit wasserlöslichen Gasbestandteilen angereicherte Suspension von Mikroorganismen in einen Photobioreaktor gepumpt. Dort wird mit Hilfe von Licht Photosynthese betrieben. Erst hier nutzen die Mikroorganismen das Kohlendioxid und andere wasserlösliche Gasbestandteile zum Aufbau von Biomasse. Eine wesentliche Assimilation des CO2 in der Gaswascheinrichtung findet aufgrund der kurzen Verweilzeit der Mikroorganismen dort nicht statt. In der Regel wird die Gaswascheinrichtung zudem nicht lichtdurchlässig ausgeführt sein.In a second cycle, enriched with water-soluble gas components Sus Pension of microorganisms pumped into a photobioreactor. There, photosynthesis is carried out with the help of light. Only here do the microorganisms use the carbon dioxide and other water-soluble gas components to build up biomass. A substantial assimilation of CO 2 in the gas scrubber does not take place there due to the short residence time of the microorganisms. In general, the gas washing device will also not be made translucent.

Die in dem PBR entstehende Biomasse kann z. B. durch Sedimentation in beruhigten Bereichen mit nachfolgender Abtrennung des Sediments oder durch Eintrocknen von Mikroorganismensuspension in speziellen Becken mittels Sonnenwärme aufkonzentriert werden. Die entstandene Biomasse wird im Fermenter zu Biogas umgewandelt. Durch die Reinigung des Biogases kommt es also zum Aufbau von Biomasse, welche dann in einer Biogasanlage wieder anaerob unter Freisetzung von Biogas abgebaut wird.The in the PBR resulting biomass can z. B. by sedimentation in Calmed areas with subsequent separation of the sediment or by drying microorganism suspension in special Pool by solar heat be concentrated. The resulting biomass is in the fermenter converted to biogas. By cleaning the biogas it comes So to build biomass, which then in a biogas plant is anaerobically decomposed with the release of biogas.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den aufzubereitenden Gasen um aus dem anaeroben Abbau organischer Materie entstandene Bio-, Klär- bzw. Faulgase.In preferred embodiments The present invention is to be processed Gases from the anaerobic degradation of organic matter Biological, sewage or digester gases.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kohlendioxidgehalt in der Suspension mittels Photosynthese treibender Mikroorganismen verringert. In einem Photobioreaktor verstoffwechseln die genannten Mikroorganismen unter Nutzung von Lichtenergie aus dem Rohgas stammendes Kohlendioxid zusammen mit Wasser. Dabei entstehen nach der allgemein bekannten Photosynthesegleichung Biomasse und Sauerstoff. Der durch Reproduktion und Wachstum entstehende Biomasseüberschuss wird von der zum Betrieb des Photobioreaktors benötigten Biomasse abgetrennt und in einem Fermenter unter anaeroben Bedingungen bakteriell abgebaut.In the method according to the invention the carbon dioxide content in the suspension is determined by photosynthesis driving microorganisms reduced. In a photobioreactor metabolize said microorganisms using Light energy from the raw gas derived carbon dioxide together with Water. This results from the well-known photosynthesis equation Biomass and oxygen. The result of reproduction and growth Biomass surplus is derived from the biomass required to operate the photobioreactor separated and bacterial in a fermenter under anaerobic conditions reduced.

Das beim anaeroben Abbau der Überschussbiomasse entstehende Biogas wird dem Rohgasstrom zugeführt. Der bei der Photosynthese erzeugte Sauerstoff entweicht durch die offene Bauform des Photobioreaktors überwiegend in die Umgebung. Durch die Trennung der Gaswäsche von der CO2-Fixierung wird verhindert, dass unpolare Kohlenwasserstoffe in die Umgebung entweichen.The biogas produced in the anaerobic degradation of excess biomass is fed to the raw gas stream. Due to the open design of the photobioreactor, the oxygen generated in photosynthesis escapes predominantly into the environment. The separation of gas scrubbing from CO 2 fixation prevents nonpolar hydrocarbons from escaping into the environment.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also Sonnenenergie mittels photosynthetischer Kohlendioxid-Fixierung zur Aufbereitung von Brenngasen und gleichzeitig zur Produktion neuer Brenngase über den Umweg Biomasseerzeugung und anaerober Biomasseabbau genutzt.In the method according to the invention So solar energy by means of photosynthetic carbon dioxide fixation for the treatment of fuel gases and at the same time for production new fuel gases over used the detour of biomass production and anaerobic biomass degradation.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufzubereitenden Gase besitzen einen Gehalt an Kohlenwasserstoffen zwischen 40 Vol.-% und 95 Vol.-% und einen Kohlendioxidgehalt zwischen 2 Vol.-% und 60 Vol.-%. Derartige Gase unterliegen bei der Durchleitung durch wässrige Medien dem der rein physikalischen Kohlendioxidlösung nachgeschaltetem Kohlendioxid/Hydrogencarbonat/Carbonat-Gleichgewicht. Die Lage dieses Gleichgewichtes ist stark abhängig vom pH-Wert des wässrigen Mediums. Unter alkalischen Bedingungen lässt sich das im Gas enthaltene Kohlendioxid wesentlich effektiver aus dem Gasstrom entfernen als unter neutralen oder sauren Bedingungen. Die Aufnahme von Kohlendioxid bewirkt allerdings eine Erniedrigung des pH-Werts. Bei der photosynthetischen Fixierung sowie beim physikalischen Ausgasen von Kohlendioxid aus dem zur Umgebung hin offenen PBR wird allerdings wieder Kohlendioxid verbraucht, so dass bei geeigneter Prozessführung selbst leicht alkalische pH-Werte dauerhaft in der Suspension von Mikroorganismen erhalten bleiben.The to be processed with the method according to the invention Gases have a content of hydrocarbons between 40% by volume and 95 vol.% and a carbon dioxide content between 2 vol.% and 60% by volume. Such gases are subject to passage through aqueous Media of the purely physical carbon dioxide solution downstream carbon dioxide / bicarbonate / carbonate balance. The Location of this balance is highly dependent on the pH of the aqueous Medium. Under alkaline conditions can be contained in the gas Remove carbon dioxide much more effectively from the gas stream than under neutral or acidic conditions. The absorption of carbon dioxide however, causes a lowering of the pH. In the photosynthetic Fixation and the physical outgassing of carbon dioxide however, the PBR that is open to the environment becomes carbon dioxide again consumes, so that even with suitable process control even slightly alkaline pH permanently preserved in the suspension of microorganisms.

Der bei der Photosynthese in der Suspension von Mikroorganismen freigesetzte Sauerstoff entweicht im Wesentlichen in die Atmosphäre. Geringe Mengen an Sauerstoff bleiben in der Suspension von Mikroorganismen gelöst und können in der Gaswascheinrichtung in den Gasstrom gelangen. Die auf diese Art in den Gasraum eingetragene Sauerstoffkonzentration ist so gering, dass sie unter sicherheitstechnischen Aspekten bedeutungslos ist. Biologisch können diese geringen Sauerstoffgehalte zur Versorgung der Sauerstoff benötigenden Schwefelbakterien verwendet werden. In vielen Biogasanlagen wird Umgebungsluft zur Versorgung der Schwefelbakterien in den Gasraum eingeblasen. Mit dieser Umgebungsluft werden aber relativ hohe Gehalte an Stickstoff in das Gas eingetragen. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anlagen kann auf den Eintrag von Umgebungsluft verzichtet werden.Of the released during photosynthesis in the suspension of microorganisms Essentially, oxygen escapes into the atmosphere. Small quantities of oxygen remain dissolved in the suspension of microorganisms and can in enter the gas washing device in the gas stream. The on this Type of oxygen concentration entered into the gas space is so low that it is meaningless under safety aspects. Biologically can These low oxygen levels to supply the oxygen-requiring Sulfur bacteria are used. In many biogas plants is Ambient air to supply the sulfur bacteria in the gas space blown. With this ambient air but relatively high levels entered into the gas with nitrogen. When using the systems of the invention can be dispensed with the entry of ambient air.

In Untersuchungen mit synthetischem und realem Biogas wurde gefunden, dass sich Cyanobakterien wie z. B. Synechocystis aquatilis zur erfindungsgemäßen Gaswäsche mit nachfolgender photosynthetischer Kohlendioxid-Fixierung besonders gut eignen. Diese Bakterien werden daher in besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Es können aber auch Mischungen und insbesondere Wildtypen dieser Bakterien eingesetzt werden.In Investigations with synthetic and real biogas were found that cyanobacteria such. B. Synechocystis aquatilis for gas washing according to the invention subsequent photosynthetic carbon dioxide fixation particularly good suitable. These bacteria are therefore in particularly preferred embodiments used in the present invention. But there are also mixtures and especially wild types of these bacteria are used.

Daneben wurde gefunden, dass sich Mikroalgen und insbesondere Chlorophyceae wie z. B. Cyanidium Caldarium, Chlamydomonas noctigama, Chlorella kessleri oder Chlamydomonas moewusii besonders gut zur Kohlendioxid-Fixierung eignen. Diese Mikroalgen werden daher in besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Es können auch Mischungen und insbesondere Wildtypen dieser Algen eingesetzt werden.In addition, it has been found that microalgae and in particular chlorophyceae such. As Cyanidium Caldarium, Chlamydomonas noctigama, Chlorella kessleri or Chlamydomonas moewusii are particularly well suited for carbon dioxide fixation. These microalgae are therefore used in particularly preferred embodiments of the present invention. It can also be mixtures and especially wild types of these algae are used.

Außerdem können Mischungen aus Algen und Bakterien zur Kohlendioxid-Fixierung verwendet werden. In dieser Schrift wird der Begriff „Suspension von Mikroorganismen" zur Bezeichnung der wässrigen Suspension aus Photosynthese treibenden Algen, Bakterien und Gemischen von Algen und Bakterien verwendet.Besides, mixtures can be used from algae and bacteria used for carbon dioxide fixation. In this document, the term "suspension of microorganisms" for designation the aqueous Suspension of photosynthesis-driving algae, bacteria and mixtures used by algae and bacteria.

Zur Beleuchtung der Mikroorganismen im PBR wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung neben natürlichem Tageslicht auch künstliches Licht eingesetzt. Durch spezielle Lichtleiter kann die Eindringtiefe des Lichtes und damit die Beleuchtung der Suspension von Mikroorganismen noch verbessert werden.to Illumination of the microorganisms in the PBR is in accordance with a preferred embodiment the present invention in addition to natural daylight and artificial Light used. Due to special light guides, the penetration depth of light and thus the illumination of the suspension of microorganisms to be improved.

Das Wachstum der Mikroorganismen ist u. a. stark von der Temperatur abhängig. Zur Optimierung des Biomasseertrages kann die Suspension von Mikroorganismen in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beheizt werden. In Biogasanlagen mit angeschlossener, Abwärme erzeugender Biogasnutzung (z. B. BHKW, Mikrogasturbine, Brennstoffzelle) kann die Abwärme der Gasnutzung zur Temperierung der Suspension verwendet werden. In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die Einrichtung zur Wärmeübertragung auf die Suspension den sonst zwingend erforderlichen Notkühler für die Gasnutzung ersetzen. Damit kann die Abwärme der Gasnutzung sinnvoll ohne zusätzliche Investitionskosten genutzt werden.The Growth of the microorganisms is u. a. strong on the temperature dependent. To optimize the biomass yield, the suspension of microorganisms in preferred embodiments of Heated present invention. In biogas plants with connected, waste heat generating biogas use (eg CHP, micro gas turbine, fuel cell) can the waste heat the gas use be used to control the temperature of the suspension. In particularly preferred embodiments The invention may include the device for heat transfer to the suspension replace the otherwise mandatory emergency cooler for gas use. This can waste heat the gas use meaningful without additional Investment costs are used.

Die Löslichkeit von Kohlendioxid in der wässrigen Suspension von Mikroorganismen nimmt mit steigender Temperatur ab. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird deshalb das Rohgas mit kalter Suspension von Mikroorganismen gewaschen. Die Temperierung der Suspension von Mikroorganismen findet erst nach erfolgter Gaswäsche statt. Damit kann zusätzlich zur biologischen Gasaufbereitung die Temperaturabhängigkeit der Kohlendioxid-Löslichkeit zur Gasaufbereitung genutzt werden.The solubility of carbon dioxide in the aqueous Suspension of microorganisms decreases with increasing temperature. In preferred embodiments Therefore, according to the present invention, the crude gas with cold suspension washed by microorganisms. The temperature of the suspension of microorganisms takes place only after gas washing instead of. This can additionally for biological gas treatment, the temperature dependence the carbon dioxide solubility be used for gas treatment.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt es zudem in der Gaswascheinheit inhärent auch zu einer konventionellen physikalischen Gaswäsche mit wässriger Waschlösung. Der mit einer solchen konventionellen Gaswäsche verbundene Reinigungseffekt kann in bekannter Weise durch Druck- und Temperaturänderungen verstärkt werden. Aber auch ohne spezielle Maßnahmen kommt es in der Gaswascheinheit von sich aus in einem gewissen Maß zu einer konventionellen Gaswäsche.at the implementation the method according to the invention In addition, it is inherent in the gas washing unit also to a conventional physical gas scrubbing with watery Wash solution. The cleaning effect associated with such conventional gas scrubbing can be amplified in a known manner by pressure and temperature changes. But also without special measures it comes to a certain extent in the gas washing unit to a certain extent conventional gas scrubbing.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren. Die Vorrichtung dient somit der biologischen Aufbereitung von Gasen mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von 40 Vol.-% bis 95 Vol.-% und einem Kohlendioxidgehalt von 2 Vol.-% bis 60 Vol.-% und umfasst zumindest einen Fermenter, eine Gaswascheinheit, einen Photobioreaktor und eine Gasspeichereinheit.The The present invention also includes an apparatus for performing a the method described above. The device thus serves the biological treatment of gases with a hydrocarbon content from 40 vol.% to 95 vol.% and a carbon dioxide content of 2 vol.% up to 60% by volume and comprises at least one fermenter, a gas washing unit, a photobioreactor and a gas storage unit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung Bestandteil einer Anlage zur Erzeugung von Biogas, Klärgas oder Faulgas mittels anaerobem Abbau organischer Materie.According to one preferred embodiment of present invention is the device of the invention part a plant for the production of biogas, sewage gas or biogas by anaerobic digestion organic matter.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich ein Blockheizkraftwerk vorgesehen, in dem das aufbereitete Biogas verbrannt wird.According to one particularly preferred embodiment is additional a cogeneration plant provided in which the processed biogas is burned.

Bei der Gasspeichereinheit handelt es sich bevorzugt um ein auf dem Fermenter montiertes Tragluftfoliendach.at the gas storage unit is preferably a on the Fermenter mounted carrying air foil roof.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine sehr kostengünstige Anlage zur Gasaufbereitung. Die Anlage verursacht zum einen bei ihrer Erstellung vergleichsweise niedrige Investitionskosten, zum anderen erfordert sie im Betrieb niedrige Unterhaltskosten.at the device of the invention is it is a very cost effective Plant for gas treatment. The system causes on the one hand their creation comparatively low investment costs, for Others require low maintenance costs during operation.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Zur Illustration der Erfindung und zur Verdeutlichung ihrer Vorzüge werden nachfolgend Ausführungsbeispiele angegeben. Diese Ausführungsbeispiele sollen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es versteht sich von selbst, dass diese Angaben die Erfindung nicht beschränken sollen. Es zeigento Illustration of the invention and to illustrate their advantages below exemplary embodiments specified. These embodiments should be explained in connection with the drawings. It goes without saying it goes without saying that these details are not intended to limit the invention. Show it

1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens angeschlossen an eine Biogasanlage; 1 a schematic representation of a plant for carrying out a method according to the invention connected to a biogas plant;

2 eine graphische Darstellung des Wachstums einer mit Biogas kultivierten Mikroalgenkultur in einem PBR gemäß der vorliegenden Erfindung im Labormaßstab. Aufgetragen ist die Zunahme des Trockengewichtes gegen die Zeit. 2 a graphical representation of the growth of a biogas cultured microalgae culture in a PBR according to the present invention on a laboratory scale. Plotted is the increase of dry weight against time.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasaufbereitungsanlage und seine Integration in eine Biogasanlage anhand der 1 beschrieben werden.In the following, an embodiment of a gas treatment plant according to the invention and its integration into a biogas plant on the basis of 1 to be discribed.

Das aus dem Gasspeicher 10 über dem Nachgärer 9 entnommene Rohbiogas wird mittels einer geeigneten Vorrichtung, z. B. eines Seitenkanalverdichters über eine Belüftungsmembran 1 in den Gaswaschturm 2 geleitet. Dort findet die physikalische Wäsche des Rohgases durch eine wässrige Algensuspension statt. Nach dieser physikalischen Wäsche ist das Gas an polaren Gasbestandteilen, insbesondere an CO2 abgereichert. Das gewaschene Biogas wird mittels der Rohrleitung 3 wieder zurück in den Gasspeicher 10 geführt. Die mit CO2 angereicherte Algensuspension wird mittels der Rohrleitung 4 in den zur Umgebung hin offenen PBR geleitet. Im PBR 5 wird mit Hilfe von Sonnenlicht das CO2 photosynthetisch fixiert. Erzeugte Biomasse 6 kann ab einer bestimmten Dichte in einer strömungsberuhigten Zone des lagunenartigen PBR geerntet werden. Durch Photosynthese entstandener Sauerstoff entweicht überwiegend in die Atmosphäre. Die Algensuspension wird mittels der Rohrleitung 7 wieder zurück in den Gaswaschturm 2 gepumpt.That from the gas storage 10 over the post-fermenter 9 removed raw biogas is removed by means of a suitable device, eg. B. a side channel compressor via a ventilation membrane 1 in the gas washing tower 2 directed. There, the physical scrubbing of the raw gas takes place through an aqueous algae suspension. After this physical washing, the gas is depleted in polar gas constituents, in particular CO 2 . The washed biogas is removed by means of the pipeline 3 back to the gas storage 10 guided. The enriched with CO 2 algae suspension is by means of the pipeline 4 directed into the PBR open to the environment. In the PBR 5 The CO 2 is photosynthetically fixed with the help of sunlight. Generated biomass 6 can be harvested above a certain density in a flow-calmed zone of the lagoon-type PBR. Oxygen produced by photosynthesis escapes predominantly into the atmosphere. The algal suspension is by means of the pipeline 7 back to the gas washing tower 2 pumped.

Die physikalische Wäsche des Biogases durch die wässrige Algensuspension erfolgt in dem in 1 dargestellten Beispiel in einem Gaswaschturm. Das gelöste CO2 wird in einen offenen Algenbehälter gepumpt. Dort wird CO2 durch Photosynthese gebunden. Der entstehende Sauerstoff entweicht überwiegend in die Atmosphäre. Das Kohlendioxid löst sich in dem wässrigen System und wird durch die Mikroorganismen mittels Licht in Sauerstoff und Biomasse umgewandelt.The physical washing of the biogas through the aqueous algae suspension takes place in the in 1 Example shown in a gas washing tower. The dissolved CO 2 is pumped into an open algae container. There CO 2 is bound by photosynthesis. The resulting oxygen mainly escapes into the atmosphere. The carbon dioxide dissolves in the aqueous system and is converted by the microorganisms by means of light into oxygen and biomass.

Nebenbestandteile im Gas wie z. B. Ammoniak und Schwefelwasserstoff lösen sich im wässrigen System und werden als Spurenbestandteile von den Mikroorganismen verstoffwechselt. Weitere von den Mikroorganismen benötigte und nicht durch das Gas bereitgestellte Spurenelemente können separat zudosiert werden. Methan löst sich kaum, wird durch die Organismen nicht abgebaut und gelangt durch die zwei getrennten Kreisläufe kaum in die Atmosphäre.Minor ingredients in the gas such. B. ammonia and hydrogen sulfide dissolve in the aqueous System and are used as trace components of microorganisms metabolized. More of the microorganisms needed and not provided by the gas trace elements can be added separately become. Methane dissolves hardly, is not degraded by the organisms and gets through the two separate circuits hardly in the atmosphere.

Die im Photobioreaktor gewachsenen Algen können über spezielle Verfahren (Sedimentation in einer strömungsberuhigten Zone, Trocknung, Filtration, Zentrifugation, usw.) von der Algensuspension getrennt werden. Die so gewonnene Biomasse kann dann in der Biogasanlage vergoren werden. Die über photosynthetische CO2-Fixierung aus dem Brenngas gewonnene Biomasse liefert ca. 400 NL (Normliter, Volumen unter Standardbedingungen) Biogas pro kg Trockensubstanz bis 620 NL Biogas pro kg Trockensubstanz.The algae grown in the photobioreactor can be separated from the algal suspension by special procedures (sedimentation in a flow-calmed zone, drying, filtration, centrifugation, etc.). The biomass thus obtained can then be fermented in the biogas plant. The biomass obtained via photosynthetic CO 2 fixation from the fuel gas yields about 400 NL (standard liters, volume under standard conditions) biogas per kg dry matter up to 620 NL biogas per kg dry matter.

Zur Untersuchung des Systems wurde im Labormaßstab ein Photobioreaktor nach dem erfindungsgemäßen Prinzip aufgebaut. Dieser wurde mit realem Biogas betrieben. 2 zeigt das Wachstum einer Algenkultur in diesem PBR. Diese Laborversuche zeigten, dass es möglich ist, verschiedene Algenkulturen in erfindungsgemäßen Anlagen mit Biogas zu kultivieren. Die erreichten Verdopplungszeiten liegen im Bereich von 24 h bis 150 h.To investigate the system, a photobioreactor was constructed according to the principle of the invention on a laboratory scale. This was operated with real biogas. 2 shows the growth of algal culture in this PBR. These laboratory experiments showed that it is possible to cultivate different algal cultures in biogas plants according to the invention. The achieved doubling times are in the range of 24 h to 150 h.

11
Belüftungsmembranventilation membrane
22
GaswaschturmScrubber
33
Abgasleitung für gewaschenes Biogasexhaust pipe for washed biogas
44
Überleitung der Algensuspension in den Photobioreaktorreconciliation the algal suspension in the photobioreactor
55
zur Umgebung offener Photobioreaktorto Environment open photobioreactor
66
BiomasseaustragBiomasseaustrag
77
Rückleitung der Algensuspension aus dem Photobioreaktor in denreturn the algal suspension from the photobioreactor into the
GaswaschturmScrubber
88th
Fermenterfermenter
99
Nachgärersecondary fermenter
1010
Tragluftfoliendach mit AnschlüssenAir-supported membrane roof with connections
1111
BlockheizkraftwerkCHP

Claims (28)

Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Gasen mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von 40 Vol.-% bis 95 Vol.-% und einem Kohlendioxidgehalt von 2 Vol.-% bis 60 Vol.-% mit den Schritten – Waschen des Gases in einer Gaswascheinheit (2) mittels einer Suspension von Mikroorganismen, wobei sich das in dem Gas enthaltene CO2 zumindest teilweise in der Suspension von Mikroorganismen löst, – Überführen der Suspension von Mikroorganismen mit dem darin gelösten CO2 in einen zur Umgebung hin zumindest teilweise offenen Photobioreaktor (5), wobei das CO2 in dem Photobioreaktor (5) zumindest teilweise photosynthetisch fixiert wird und der dabei entstehende Sauerstoff überwiegend in die Umgebung entweicht.Process for the biological treatment of gases having a hydrocarbon content of 40% by volume to 95% by volume and a carbon dioxide content of 2% by volume to 60% by volume, comprising the steps of - washing the gas in a gas washing unit ( 2 ) by means of a suspension of microorganisms, wherein the CO 2 contained in the gas dissolves at least partially in the suspension of microorganisms, - transferring the suspension of microorganisms with the CO 2 dissolved therein into a photobioreactor at least partially open to the environment ( 5 ), with the CO 2 in the photobioreactor ( 5 ) is at least partially photosynthetically fixed and the resulting oxygen escapes predominantly into the environment. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschen des Gases in einem Gaswaschturm (2) im Gegenstromverfahren erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the washing of the gas in a gas washing tower ( 2 ) takes place in countercurrent process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschen des Gases durch Durchleiten des Gases durch eine Suspension von Mikroorganismen erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the washing of the gas by passing the gas through a Suspension of microorganisms takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die photosynthetische Fixierung des CO2 in dem Photobioreaktor (5) entstehende Biomasse (6) in einen Fermenter (8) überführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the photosynthetic fixation of the CO 2 in the photobioreactor ( 5 ) biomass ( 6 ) in a fermenter ( 8th ) is transferred. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Gaswascheinheit (2) zur Wäsche des Biogases verwendete Suspension von Mikroorganismen aus dem Photobioreaktor (5) entnommen und in die Gaswascheinheit (2) überführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the gas washing unit ( 2 ) for washing the biogas ver used suspension of microorganisms from the photobioreactor ( 5 ) and into the gas washing unit ( 2 ) is transferred. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Gaswascheinheit (2) gewaschene Biogas in die sich im Nachgärer (9) befindende Gasspeichereinheit (10) überführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the gas washing unit ( 2 ) washed biogas in which in Nachgärer ( 9 ) located gas storage unit ( 10 ) is transferred. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aufzubereitenden Gasen um hoch methanhaltige Gase wie z. B. Erdgas, Biogas, Klärgas, Faulgas oder Deponiegas handelt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the gases to be treated are high methane-containing gases such. As natural gas, biogas, sewage gas, biogas or landfill gas is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zur Kohlendioxid-Fixierung eingesetzten Mikroorganismen um Photosynthese treibende Bakterien, bevorzugt um Cyanobakterien wie z. B. Synechocystis aquatilis oder Nostoc E, um Mischungen solcher Bakterien oder um Wildtypen solcher Bakterien handelt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is used for carbon dioxide fixation used microorganisms for photosynthesis-driving bacteria, preferably cyanobacteria such. Synechocystis aquatilis or Nostoc E, to mixtures of such bacteria or to wild types such Bacteria act. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zur Kohlendioxid-Fixierung eingesetzten Mikroorganismen um eukaryotische Mikroalgen, bevorzugt um Chlorophyceae wie z. B. Cyanidium caldarium, Chlamydomonas noctigama, Chlorella kessleri oder Chlamydomonas moewusii, um Mischungen solcher Mikroalgen oder um Wildtypen solcher Mikroalgen handelt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that it is in the used for carbon dioxide fixation microorganisms to eukaryotic microalgae, preferably chlorophyceae such. B. Cyanidium caldarium, Chlamydomonas noctigama, Chlorella kessleri or Chlamydomonas moewusii, to mixtures of such microalgae or are wild types of such microalgae. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zur Kohlendioxid-Fixierung eingesetzten Mikroorganismen um Mischungen aus Algen und Bakterien handelt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is used for carbon dioxide fixation used microorganisms to mixtures of algae and bacteria is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung der Mikroorganismen in dem Photobioreaktor (5) neben natürlichem Tageslicht künstliches Licht eingesetzt wird, wobei das Licht zumindest teilweise durch Lichtleiter in den Photobioreaktor (5) geleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for illuminating the microorganisms in the photobioreactor ( 5 ) in addition to natural daylight artificial light is used, wherein the light at least partially by optical fibers in the photobioreactor ( 5 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufbereitete Gas zur Produktion von elektrischem Strom und Wärme genutzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the processed gas is used for the production of electrical Electricity and heat is being used. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Photobioreaktors (5) durch die bei der Nutzung des Gases entstehende Abwärme im Wesentlichen konstant gehalten wird.Process according to claim 12, characterized in that the temperature of the photobioreactor ( 5 ) is kept substantially constant by the waste heat generated during use of the gas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in einer Gasspeichereinheit (10) bevorratet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas in a gas storage unit ( 10 ) is stored. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mehrfach zwischen der Gaswascheinheit (2) und der Gasspeichereinheit (10) umgepumpt wird und auf diese Weise mehrfach gewaschen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas repeatedly between the gas washing unit ( 2 ) and the gas storage unit ( 10 ) is pumped around and washed in this way several times. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Waschen des Gases zusätzlich zu Kohlendioxid weitere wasserlösliche Gasbestandteile aus dem Gas abgereichert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in washing the gas in addition to carbon dioxide further water-soluble gas constituents be depleted from the gas. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den weiteren wasserlöslichen Gasbestandteilen um schwefelhaltige Gase wie z. B. H2S, Mercaptane und COS, stickstoffhaltige Gase wie z. B. NH3 und N2, siliziumhaltige Gase wie z. B. Siloxane und Silane sowie Alkohole und Ketone handelt.A method according to claim 16, characterized in that it is in the other water-soluble gas constituents to sulfur-containing gases such. As H 2 S, mercaptans and COS, nitrogen-containing gases such. As NH 3 and N 2 , silicon-containing gases such. As siloxanes and silanes and alcohols and ketones. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren wasserlöslichen Gasbestandteile zumindest teilweise durch die Mikroorganismen assimiliert und umgewandelt werden.Method according to claim 16 or 17, characterized that the other water-soluble Gas components at least partially assimilated by the microorganisms and be converted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Photobioreaktor (5) erzeugte Biomasse (6) nach Sedimentation von der Algensuspension abgetrennt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the photobioreactor ( 5 ) generated biomass ( 6 ) is separated after sedimentation of the algal suspension. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sedimentation der Biomasse (6) in einer strömungsberuhigten Zone erfolgt.Process according to claim 19, characterized in that the sedimentation of the biomass ( 6 ) takes place in a flow-calm zone. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sedimentation der Biomasse (6) in einem Absetzbecken erfolgt.A method according to claim 19 or 20, characterized in that the sedimentation of the biomass ( 6 ) takes place in a settling tank. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Photobioreaktor (5) erzeugte Biomasse (6) durch Trocknung bevorzugt an der Luft und/oder durch Sonnenenergie von der Algensuspension abgetrennt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the photobioreactor ( 5 ) generated biomass ( 6 ) is separated by drying preferably in air and / or by solar energy from the algal suspension. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas über Belüftungsmembranen in die Gaswascheinheit (2) eingeleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas via ventilation membranes in the gas washing unit ( 2 ) is initiated. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in dem Gaswaschturm (2) eine Füllkörperkolonne durchströmt und dort mit der Suspension von Mikroorganismen berieselt wird.Method according to one of claims 2 to 23, characterized in that the gas in the gas washing tower ( 2 ) flows through a packed column and there with the suspension of Mikroorga is sprinkled. Vorrichtung zur biologischen Aufbereitung von Gasen gemäß den Ansprüchen 1 bis 24 mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von 40 Vol.-% bis 95 Vol.-% und einem Kohlendioxidgehalt von 2 Vol.-% bis 60 Vol.-% mit zumindest einem Fermenter (8), einer Gaswascheinheit (2), einem Photobioreaktor (5) und einer Gasspeichereinheit (10).Apparatus for the biological treatment of gases according to claims 1 to 24 having a hydrocarbon content of 40% by volume to 95% by volume and a carbon dioxide content of 2% by volume to 60% by volume with at least one fermenter ( 8th ), a gas washing unit ( 2 ), a photobioreactor ( 5 ) and a gas storage unit ( 10 ). Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bestandteil einer Anlage zur Erzeugung von Biogas, Klärgas oder Faulgas mittels anaerobem Abbau organischer Materie ist.Device according to claim 25, characterized in that that the device is part of a plant for the production of Biogas, sewage gas or biogas through anaerobic degradation of organic matter. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Blockheizkraftwerk (11) vorgesehen ist, in dem das aufbereitete Biogas verbrannt wird.Apparatus according to claim 25 or 26, characterized in that in addition a cogeneration plant ( 11 ) is provided, in which the processed biogas is burned. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Gasspeichereinheit (10) um ein auf dem Fermenter (8) montiertes Tragluftfoliendach handelt.Device according to one of claims 25 to 27, characterized in that it is in the gas storage unit ( 10 ) to one on the fermenter ( 8th ) mounted carrying air foil roof acts.
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008040038A1 (en) * 2006-10-03 2008-04-10 Profactor Produktionsforschungs Gmbh Process for separating off silicon-containing compounds from biogas
EP1995304A1 (en) * 2007-05-24 2008-11-26 Pilema techn. Produkte GmbH Method and devices for commercial production of bio-oils
WO2009003460A2 (en) * 2007-07-04 2009-01-08 Georg Fritzmeier Gmbh & Co. Kg Co2 converter
DE102007038870A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Joachim Kausch Operating a solid fermentation plant with a discontinuously operable solid fermenter for the fermentation of organic solids to produce biogas e.g. methane, comprises flowing-through the solid fermenter from top to bottom with a percolate
DE102007058548A1 (en) 2007-12-05 2009-06-10 Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) Process for purifying biogas
DE102008005264A1 (en) * 2008-01-19 2009-08-06 Martin Efferz Converting carbon dioxide into oxygen and glucose for use in fuel preparation, involves utilizing algae battery for collecting carbon dioxide from power plant emissions, and converting collected carbon dioxide into glucose and oxygen
CN102068890A (en) * 2010-12-24 2011-05-25 环境保护部华南环境科学研究所 Method and device for treating complex industrial organic waste gas
DE102010008093A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Phytolutions GmbH, 28759 Design and use of an endless-chamber bioreactor for the use of CO2 from flue gases and for the production of biomass from algae and prokaryotes
DE102010001907A1 (en) 2010-02-12 2011-08-18 Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V., 06120 Producing biogas using microalgae, comprises culturing the microalgae with a metal-containing mine water, and concentrating the algal biomass and displacing the mine water so that metals are sorbed from water into algal biomass
ES2372509A1 (en) * 2011-10-18 2012-01-23 Biogás Fuel Cell, S.A. System of simultaneous purification of biogas and industrial residual effluents through microalogs and bacteria. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
WO2013034947A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Cellennium (Thailand) Company Limited Upgrading of biogas to marketable purified methane exploiting microalgae farming
WO2014026851A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Comiten Gbr Photobioreactor for cultivating phototrophic organisms
DE102013212537A1 (en) 2013-06-27 2014-12-31 Dürr Systems GmbH Plant and process for the treatment of gases
FR3048366A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-08 Air Liquide PROCESS FOR TREATING A BIOGAS STREAM
DE102017000576A1 (en) 2017-01-23 2018-07-26 Waldemar Reule Biological process and plant for the production of methane
CN108570400A (en) * 2017-08-28 2018-09-25 东北师范大学 A kind of soft methane tank pond outer heat preservation system
IT201700082284A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-19 Univ Degli Studi Di Modena E Reggio Emilia Apparatus and method for purifying a gaseous product resulting from biomass gasification
DE102019103469B4 (en) 2019-02-12 2023-10-05 BAT Automatisierungstechnik-Planungs GmbH Air purification device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19808895C2 (en) * 1998-03-03 2001-05-03 Umweltschutz Nord Gmbh & Co Method for changing the concentration of ingredients in a gas, in particular room air, and device for carrying out this method
DE19814253C2 (en) * 1997-04-10 2003-05-22 Bioprodukte Prof Steinberg Gmb Process for the production of biomass by photosynthesis
WO2004033075A1 (en) * 2002-10-05 2004-04-22 Schmack Biogas Ag Methods for the biological treatment of gas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19814253C2 (en) * 1997-04-10 2003-05-22 Bioprodukte Prof Steinberg Gmb Process for the production of biomass by photosynthesis
DE19808895C2 (en) * 1998-03-03 2001-05-03 Umweltschutz Nord Gmbh & Co Method for changing the concentration of ingredients in a gas, in particular room air, and device for carrying out this method
WO2004033075A1 (en) * 2002-10-05 2004-04-22 Schmack Biogas Ag Methods for the biological treatment of gas

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008040038A1 (en) * 2006-10-03 2008-04-10 Profactor Produktionsforschungs Gmbh Process for separating off silicon-containing compounds from biogas
EP1995304A1 (en) * 2007-05-24 2008-11-26 Pilema techn. Produkte GmbH Method and devices for commercial production of bio-oils
WO2009003460A2 (en) * 2007-07-04 2009-01-08 Georg Fritzmeier Gmbh & Co. Kg Co2 converter
WO2009003460A3 (en) * 2007-07-04 2009-07-09 Fritzmeier Georg Gmbh & Co Kg Co2 converter
DE102007038870A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Joachim Kausch Operating a solid fermentation plant with a discontinuously operable solid fermenter for the fermentation of organic solids to produce biogas e.g. methane, comprises flowing-through the solid fermenter from top to bottom with a percolate
DE102007058548A1 (en) 2007-12-05 2009-06-10 Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) Process for purifying biogas
DE102008005264A1 (en) * 2008-01-19 2009-08-06 Martin Efferz Converting carbon dioxide into oxygen and glucose for use in fuel preparation, involves utilizing algae battery for collecting carbon dioxide from power plant emissions, and converting collected carbon dioxide into glucose and oxygen
DE102010001907A1 (en) 2010-02-12 2011-08-18 Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V., 06120 Producing biogas using microalgae, comprises culturing the microalgae with a metal-containing mine water, and concentrating the algal biomass and displacing the mine water so that metals are sorbed from water into algal biomass
DE102010008093A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Phytolutions GmbH, 28759 Design and use of an endless-chamber bioreactor for the use of CO2 from flue gases and for the production of biomass from algae and prokaryotes
CN102068890B (en) * 2010-12-24 2013-04-03 环境保护部华南环境科学研究所 Method and device for treating complex industrial organic waste gas
CN102068890A (en) * 2010-12-24 2011-05-25 环境保护部华南环境科学研究所 Method and device for treating complex industrial organic waste gas
WO2013034947A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Cellennium (Thailand) Company Limited Upgrading of biogas to marketable purified methane exploiting microalgae farming
ES2372509A1 (en) * 2011-10-18 2012-01-23 Biogás Fuel Cell, S.A. System of simultaneous purification of biogas and industrial residual effluents through microalogs and bacteria. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
WO2014026851A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Comiten Gbr Photobioreactor for cultivating phototrophic organisms
DE102013212537A1 (en) 2013-06-27 2014-12-31 Dürr Systems GmbH Plant and process for the treatment of gases
FR3048366A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-08 Air Liquide PROCESS FOR TREATING A BIOGAS STREAM
DE102017000576A1 (en) 2017-01-23 2018-07-26 Waldemar Reule Biological process and plant for the production of methane
IT201700082284A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-19 Univ Degli Studi Di Modena E Reggio Emilia Apparatus and method for purifying a gaseous product resulting from biomass gasification
CN108570400A (en) * 2017-08-28 2018-09-25 东北师范大学 A kind of soft methane tank pond outer heat preservation system
DE102019103469B4 (en) 2019-02-12 2023-10-05 BAT Automatisierungstechnik-Planungs GmbH Air purification device

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