Analiza IR biogazu pochodzącego z przeróbki odpadów gorzelnianych

Technika spektrometrii w podczerwieni (IR) stosowana jest do identyfikacji substancji organicznych, polimerowych i w niektórych przypadkach materiałów nieorganicznych. Zgodnie z tezą, że era paliw kopalnych powoli zbliża się do końca, zaistniała konieczność szukania i testowania alternatywnych źródeł energii. Gaz ziemny zawierający metan stanowi źródło energii wytwarzające duże ilości gazów cieplarnianych. Magazynowanie i wytwarzanie energii z paliw takich jak biogaz stanowi jedno z wielu innowacyjnych podejść podczas produkcji w zamkniętych, neutralnych pod względem CO2 obiegach (biogazownie). Technologie służące do wytwarzania biogazu i wykorzystujące biogaz kwalifikują się do otrzymania dofinansowania wspierającego rozwój OZE. Biogaz jest uważany za odnawialne źródło energii, obieg węgla w cyklu produkcji jego surowców i zużycia jest zamknięty i nie wiąże się z emisją netto dwutlenku węgla. Spektrometry IR pracujące zarówno w zakresie średniej, jak i bliskiej podczerwieni dają możliwości analizy chemicznej i materiałowej z dużą czułością i dokładnością, przez co mogą być szeroko stosowane w monitorowaniu środowiska lub do kontrolowania prowadzonych procesów technologicznych. W artykule opisano analizę próbek biogazu za pomocą spektrometrii w podczerwieni z transformacją Fouriera z zastosowaniem kuwety gazowej o regulowanej drodze optycznej. Badane próbki pochodzą z przerobu odpadów gorzelnianych. Przedstawiono analizę próbek gazów wzorcowych będących głównymi składnikami biogazu oraz dokonano porównania otrzymanych widm IR z widmami rzeczywistych próbek biogazu. Podjęto próbę określenia możliwości użycia tej techniki do wykrywania zanieczyszczeń, takich jak obecność gazowego amoniaku. Przeprowadzone badania potwierdziły możliwości analityczne badania głównych składników biogazu. Zawartość substancji będących zanieczyszczeniami biogazu może okazać się za niska do ich oznaczenia w przypadku ich śladowych ilości, wtedy spektrometria IR może okazać się niewystarczająca m.in. do oceny skuteczności prowadzonych procesów oczyszczania biogazu, dlatego należy ją stosować w połączeniu z analizą GC.

The infrared (IR) spectrometry technique is used to identify organic substances, polymers and, in some cases, inorganic materials. In line with the thesis that the era of fossil fuels is slowly coming to an end, there has been a need to search for and test alternative energy sources. Natural gas containing methane is an energy source that produces large amounts of greenhouse gases. Storing and producing energy from fuels such as biogas is one of the many innovative production approaches in closed, CO2-neutral circuits (biogas plants). Technologies for the production and use of biogas are eligible for funding supporting the development of renewable energy sources. Biogas is considered to be a renewable energy source, the carbon cycle in its raw material production and consumption is closed, with zero net carbon emissions. IR spectrometers operating both in the mid-infrared and near-infrared range provide the possibility of chemical and material analysis with high sensitivity and accuracy, therefore they can be widely used in environmental monitoring or to control technological processes. The article describes the analysis of biogas samples by Fourier transform infrared spectrometry with the use of a gas cuvette with adjustable optical path. The tested samples come from the processing of distiller's waste. The paper presents the analysis of standard gas samples, which are the main components of biogas, and compares the obtained IR spectra with the spectra for real biogas samples. An attempt was made to determine the applicability of this technique for the detection of contaminants such as the presence of ammonia gas. The conducted research confirmed the analytical possibilities of examining the main components of biogas. The content of biogas pollutants may turn out to be too low for their determination in the case of trace amounts, and in such a case the IR spectrometry may turn out to be insufficient, e.g. to assess the effectiveness of biogas purification processes, therefore it should be used in conjunction with the GC analysis.