hig.sePublications
EnglishSvenskaNorsk
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Zeolitmembran för effektiv rening av biogas
Title [en]
Zeolite membranes for efficient upgrading of biogas
Abstract [sv]
Zeolitmembran för effektiv rening av biogas. Zeoliter är kristaller med ett väldefinierat porsystem, där porernas storlek är ungefär lika stora som molekyler. Det finns olika sorters zeoliter och alla har ett unikt porsystem, t.ex. varierar porernas storlek i olika zeoliter. De flesta zeoliter har också goda egenskaper som jonbytare och katalysatorer. Dessa egenskaper tillsammans gör därför att pellets innehållande zeolitkristaller är mycket användbara som selektiva adsorbenter, jonbytare och katalysatorer i många industriella processer. Porernas storlek bestämmer nämligen vilka molekylar som kan adsorberas, jonbytas eller delta i en katalytisk reaktion. Större molekyler ryms helt enkelt inte i porerna. Vi har under flera års tid arbetat med att tillverka mycket små partiklar och tunna skikt av zeolit. Inom det senare är vår forskargrupp världsledande och vi är en av de största grupperna i världen som också arbetat längst tid med detta. I de material vi tillverkar kan zeolitens egenskaper utnyttjas mycket bättre än vad som görs idag, t.ex. i våra zeolitmembran. Genom att tillverka ett mycket tunt (endast 500 nm) och sammanhängande skikt av zeolit på ett poröst bärarmaterial får vi ett zeolitmembran, eller om man så vill ett *superfilter*. Med detta filter är det möjligt att skilja molekyler genom filtrering. Fördelen med ett zeolitmembran jämfört med andra membrantyper är att flödet genom membranet blir stort (eftersom det är poröst) och att det dessutom tål höga temperaturer och tryck samtidigt som membranet kan vara väldigt selektivt p.g.a. det väldefinierade porsystemet. Vi har t.ex. visat att våra membran lätt klarar att separera isomerer av xylen från varandra vid 400 grader Celsius. Xylen används t.ex. som råvara vid tillverkning av plasten i PET-flaskor. Dessa molekyler skiljer bara 0.7 ångström (7 miljarddels centimeter) i storlek. Det är inte var dag som nya separationsmetoder för molekyler tas fram, t.ex. är destillation en över 1000 år gammal metod. Exemplen på kommersiellt bruk av zeolitmembran är ännu få, det enda exemplet är torkning av alkoholer i vätskeform. Zeolitmembraner för separation av gaser finns ännu bara i forskningslaboratorier. I detta projekt ska vi utveckla zeolitmembran för att rena biogas. Biogas, som är ett förnyelsebart energislag, produceras när organiskt material bryts ner utan tillgång till syre, till exempel i soptippar, kompostanläggningar etc. Biogasen består främst av koldioxid och metan men även vatten och olika svavelinnehållande föreningar. I biogasen är det metanet som man vill åt då det är ett förträffligt bränsle. För att kunna använda biogasen bör dock först föroreningarna tas bort, både för att öka energiinnehållet i gasen samt för att minska problem med korrosion av exempelvis rörledningar och lagringsringar orsakat av koldioxid och de svavelinnehållande föreningarna. Förutom att utveckla zeolitmembran vill vi också utveckla matematiska modeller som beskriver hur membranen fungerar. Med dessa modeller skulle vi bättre kunna förstå hur membranen fungerar, klargöra vid vilka förhållanden som de fungerar bäst samt kunna göra preliminära beräkningar på hur mycket membran som skulle behövas för att rena en viss mängd biogas.
Abstract [en]
The zeolite research group at LTU is one of the world leading groups in the area of zeolite membranes. The group has significant experience in the preparation, characterization and evaluation of zeolite membranes. In the proposed project we will develop high flux zeolite membranes for efficient upgrading of biogas. Biogas is a complex mixture consisting mainly of methane, CO2, water and sulfur containing species where the contaminants often have to be removed from the methane before it is used, to increase the heat value and mitigate corrosion problems. Methane is a versatile energy source produced from renewable resources e.g. in landfills or via degradation of household waste. Membrane based separations are generally considered to be among the most efficient separation methods available. Previous research on the use of zeolite membranes for upgrading of biogas shows that zeolite membranes can be extremely selective. Despite the excellent selectivity, commercialization of zeolite membranes has so far been hampered by the low fluxes which mean that large membrane areas are needed to process a certain amount of biogas. However, we have developed a unique method for preparing high flux zeolite membranes, with fluxes 10-100 times larger than other groups. These high flux membranes will now be evaluated for upgrading of biogas for the first time. We will also develop a mathematical model for improved understanding of the membranes and for finding the optimum operating conditions.
Publications (1 of 1) Show all publications
Testesson, T. (2017). Bioenergi. Biomass and Bioenergy, 12(5), 56-69
Open this publication in new window or tab >>Bioenergi
2017 (English)In: Biomass and Bioenergy, ISSN 0961-9534, E-ISSN 1873-2909, Vol. 12, no 5, p. 56-69Article in journal (Refereed) Published
National Category
Energy Systems
Identifiers
urn:nbn:se:hig:diva-24866 (URN)10.11/123456789 (DOI)
Available from: 2018-04-06 Created: 2018-04-06 Last updated: 2018-10-26Bibliographically approved
Principal InvestigatorTestesson, Test
Coordinating organisation
Luleå University of Technology
Funder
Period
2014-01-01 － 2016-12-31
National Category
Materials ChemistryChemical Process EngineeringOther Chemical Engineering
Identifiers
DiVA, id: project:15355Project, id: 2013-1684_Formas
v. 2.43.0
|
University Library in Gävle
|
Research at the University
|
Registrera i DiVA