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バイオガス精製システム

バイオガスに含まれるメタンを高濃度で回収し、都市ガスレベルに精製することでバイオガスの有効利用分野を拡大することができます。精製にはさまざまな方法がありますが、実用化されている精製装置の多くは大規模なプラントへの導入に限定されています。東京ガスでは膜分離方式に着目し、中小規模のバイオガス製造プラントにも導入可能なシステムの開発を進めています。
 

目的


バイオマスの生物的変換によって発生するバイオガスは、約60%のメタンと約40%のCO2、その他に微量成分を含んでいます。そのため、バイオガスを用いたコージェネレーションは一般的にバイオガス専焼機器を用いていますが、機器の種類が少なく比較的高価という課題があります。 そこで、バイオガスからCO2を分離してメタンを取り出すバイオガス精製システムを導入することによりバイオガスを都市ガスと同等の熱量にすることができます。そのため比較的安価な都市ガス用機器を活用することが可能となり、再生可能エネルギーの利用拡大が期待できます。 
 
〔バイオガスの有効利用方法(下水処理場の例)〕
バイオガスの有効利用方法(下水処理場の例)

 

膜分離方式を用いたバイオガス精製システムの開発


膜に対するメタンとCO2の透過性の違いを利用した分離方式です。CO2の方が膜を透過しやすく、オフガス(透過側ガス)はCO2リッチに、精製ガス(非透過側ガス)はメタンリッチになります。
 
〔膜分離方式によるバイオガスの分離イメージ〕
膜分離方式によるバイオガスの分離イメージ

 
 
バイオガスにはメタンとCO2以外に硫化水素、シロキサン、水分などの不純物が含まれます。これらの不純物を前処理フィルターで除去し、圧縮したガスを膜へ供給します。膜は一次膜、二次膜と2段直列に設置することで、精製ガスのメタン濃度を98%に高めることができます。また、二次膜のオフガスをリサイクルする ことで、メタンの回収率(バイオガスに含まれるメタン量のうち、精製ガスとして回収できるメタン量の割合)を90%以上に向上させることができます。


バイオガス精製システムフロー概要図
バイオガス精製システムフロー概要図
 
 

展望

 

2013年から横浜市と「膜分離方式による下水汚泥消化ガスの精製」に関する共同研究を開始しました。横浜市北部汚泥資源化センターで発生する消化ガス(下水汚泥等を生物的変換により発酵させて得られるバイオガス)について、膜分離方式による精製試験と、有効利用方法を検討するものです。
この知見を活かし、バイオガス精製システムで得られる精製ガスを都市ガス代替燃料としてさまざまな用途に活用できるよう、実用化に向けた研究開発を進めていきます。

横浜市北部汚泥資源化センターにおける
バイオガス精製試験の様子
横浜市北部汚泥資源化センターにおけるバイオガス精製試験の様子

 

 

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