Quantitative Characterization of Biogas Quality : A Study of Biogas Quality at Stormossen Oy

Abstract

This Bachelor’s thesis describes biogas as a sustainable biofuel and a realistic alternative to fossil fuels, such as gasoline and diesel. In this work the quality of biogas, produced at Stormossen Oy waste treatment plant, is analyzed to evaluate its feasibility as a fuel for combustion engines manufactured by Wärtsilä Finland Oy. The analysis is based on the determination of the biogas quality fluctuations during its production process using collected organic waste. The quality of the biogas was characterized as the variation of methane, carbon dioxide and contamination components compositions measured online, using an optical gas analyzer. The results of the analysis showed that the biogas quality does not meet the Wärtsilä requirements for combustible engine fuel, by not reaching the required minimum of methane content. The results also showed that the variation of the biogas composition is stable, although the biogas methane composition was observed to oscillate during the production process and periodically fluctuate during a time period of a week.

Detta ingenjjörsarbete beskriver biogas som ett hållbart och realistiskt alternativ till fossila bränslen, såsom bensin och diesel. I detta arbete analyseras och evalueras potentialen för biogas producerad vid Ab Stormossen avfallshanteringsanläggning, för användning i förbränningsmotorer tillverkade av Wärtsilä, Finland. Analysen är baserad på fastställande av biogasens kvalitetsfluktuationer under produktionsprocessen från insamlat organiskt avfall. Biogasens kvalitet karakteriserades som variationer i metan, koldioxid och sammansättningar av förorenande komponenter, vilka mättes online med en optisk gasanalysator. Resultaten från analysen visar att biogasen inte uppnår Wärtsiläs krav för förbränningsmotorbränslen, eftersom minimikravet för metanhalt inte uppnås. Resultaten visar också att variationerna i biogasens sammansättning var stabil, även om biogasens metanhalt observerades oscillera under produktionsprocessen och periodiskt variera inom en vecka.

Tämä insinöörityö kuvaa biokaasua kestävänä ja realistisena vaihtoehtona fossiilisille polttoaineille, kuten bensiini ja diesseli. Tässä työssä analysoidaan ja arvioidaan Stormossen Oy:n tuottamaa biokaasun mahdollista käyttöä Wärtsilä Finlandin valmistamissa polttomoottoreissa. Analyysi perustuu biokaasulaadun vaihtelun määrittämiseen sen tuotantoprosessissa, kerätystä orgaanisesta jätteestä. Biokaasun laatua luonnehdittiin metaani, hiilidioksidi ja epäpuhtauksien eri komponenttien koostumuksien variaationa, jotka mitattiin reaali-aikamittauksissa optisella kaasuanalyysiaattorilla. Tulokset osoittivat että tutkitun biokaasun laatu ei täytä Wärtsliän polttomoottoreille asetettuja polttoainevaatimuksia, sillä biokaasu ei saavuta metaani koostumuksen minimivaatimusta. Tulokset näyttävät myös että variaatiot biokaasun koostumuksessa ovat vakaita, vaikkakin biokaasun metaanikoostumus vaihteli tuotannon prosessissa ja vaihteli viikon aikana.