Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 3. szám
Zavarkó M., Csedő Z.: Körkörös gazdaságfejlesztési és dekarbonizációs lehetőségek a power-to-gas magyar szennyvíztisztító telepeken...61 2) Karbonsemleges energiahordozók és üzemanyagok előállítása; 3) A fentiekből következően a CO2 kibocsátás csökkentése, dekarbonizáció. (Vázquez és társai 2018) A P2X folyamatlánc első lépése a P2G folyamat, amelyet a gas-to-chemicals (G2Ch), a gas-to-liquid (G2L, vagy a teljes folyamatot tekintve P2L), illetve gas-to-power (G2P, vagy a teljes folyamatot tekintve A P2G technológia alapvető jellemzői Jelen tanulmány a P2G folyamatra fókuszál (2. ábra), melynek hasznosítási lehetőségeit is figyelembe vevő leírása a következő: a) A többlet megújuló villamos energia elektrolízishez kerül felhasználásra, és a vízbontás eredményeként hidrogén és oxigén keletkezik. Az elektrolízis képlete: 4H2O—»4H2+202+HÖ. b) Az oxigén az elektrolízis mellékterméke, a hidrogén pedig tárolható és felhasználható például üzemanyagként; korlátozott mértékben, a határértékek szerint a földgázrendszerbe injektálható; vagy felhasználható a metanizációs folyamatban, metán előállítására. c) A metán előállításához a hidrogén mellett széndioxidra is szükség van. A metanizáció képlete: CO2+4H2—+CH4+2H2O. d) A metanizációs folyamat mellékterméke víz, a metán pedig, mint a földgáz legfőbb összetevője, a földgázhálózatba injektálható. Amennyiben a villamos energia és/vagy a szén-dioxid megújuló forrásból származik (például biogázból, melynek például P2G2P) folyamat követhet (Wulf és társai 2018). A P2G és a P2L esetében is az első lépés az elektrolízis, mely során a megújuló villamos energia és a víz reakciója zöld hidrogén előállítását teszi lehetővé. Ez az ún. power-to-hydrogen (P2H) folyamat. A P2G szegmensben maradva ezt a metanizáció követheti (power-tomethane, P2M), míg a P2L szegmensben folyékony szénhidrogének állíthatók elő hidrogénből (pl. dízel, kerozin). Az 1. ábra a P2X koncepció folyamatait mutatja. kb. 55%-a metán, 45%-a szén-dioxid lehet), úgy a végtermék esetében biometánról beszélhetünk (Ferry 1998, Fontaine és társai 2017, Schiebahn és társai 2015, Sinóros-Szabó és társai 2018). Az elektrolízis és a metanizáció tekintetében is különböző technológiákról beszélhetünk. Előbbi esetében az alkáli és a polimer elektrolit membrános (PEM) elektrolizátor technológiák már jól ismertek és kereskedelmi léptékben is hasznosításra kerültek, míg a szilárdoxid (magas hőmérsékletű) elektrolízis még fejlesztés alatt áll (Fontaine és társai 2017, Buttler és Spliethoff 2018). A metanizáció esetében a kémiai (katalitikus) folyamat magas hőmérsékleten és nyomáson, a biológiai folyamat pedig mikroorganizmusok segítségével alacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson megy végbe, és mindkét megoldást már ipari léptékben is hasznosították (Bailera és társai 2017, Frontera és társai 2017). A szakirodalomban biológiai metanizációként utalnak arra is, amikor a biogáz-feljavítás során nem szén-dioxid leválasztás, hanem hidrogén-betáplálás történik (Agneessens és társai 2017), illetve egy negyedik, még szintén fejlesztés alatt álló technológia során elektro-aktív mikroorganizmusokkal történik a metanizáció alacsony, 25-35 °C-os hőmérsékleten (Ceballos-Escalera és társai 2020). 1. ábra. P2Xfolyamatok (Forrás: Wulf és társai 2018) Figure 1. P2Xprocesses (Source: Wulf és társai 2018)
