Veiligheid van biogasinstallaties Prof. dr. ir. Raf Dewil Dept. Chemische Ingenieurstechnieken

Overzicht Inleiding: veiligheidsaspecten Belangrijkste veiligheidsproblemen Brand/explosie Toxiciteit Besmetting door pathogene organismen Verstikking Conclusie: Biogas: een gevaarlijk gas?

Veiligheid algemeen Risico = kans x gevolg Kans = dat er iets misgaat Gevolg = omvang van de gevolgen als er iets misgaat Risico’s zo klein mogelijk houden Risico-inventarisatie en –evaluatie (cfr. HAZOP) Risico’s zijn nooit uit te sluiten, maar hoe kleiner de kans, hoe kleiner het risico Veiligheid = bewust nemen van aanvaardbare risico’s

Explosies en brand Belangrijkste risico bij biogasinstallaties Biogas bevat 50-75% methaan → energie-inhoud van 35.8 MJ/Nm3 Explosief mengsel met omgevingslucht Vooral methaan Andere gassen in te lage concentraties aanwezig (waterstofsulfide, methylmercaptaan) Chemische explosies – fysische explosies

Explosiegrenzen Explosielimieten Voor de componenten in biogas is dit: LEL = lower explosion limit minimale concentratie waarbij explosie kan optreden UEL = upper explosion limit maximale concentratie waarbij explosie kan optreden Voor de componenten in biogas is dit: Gas LEL UEL CH4 5 % 15 % CO2 - H2S 4.3 % 46 %

Aanwezigheid van de gassen CH4 lichter dan lucht → concentratieopbouw bovenin gebouwen CO2 zwaarder dan lucht → concentratieopbouw op grondniveau H2S Gas Specifieke dichtheid CH4 0.5 H2S 1.2 CO2 1.53

Ontvlamming en brandbaarheid Ontvlambaar mengsel: Mengsel van lucht (O2) en een brandbaar gas dat na ontsteking voldoende energie (warmte) vrijmaakt om autonoom verder te branden Mengsels met > 50% methaan zijn ontvlambaar

Veiligheidsmaatregelen tegen explosies Nodig voor explosie: Brandbaar gas Zuurstof Activering Inherent aanwezig: zuurstof Brandbaar gas: vermijd lekken Energie: vermijd vonken/vlammen

Vonken Vonkvrije elektrische toestellen Gebruik van aangepaste werktuigen (geen staal) Elektrische schakelaars Mobiele telefoons Statische elektriciteit + geen open vlammen

Lekken Gasreservoir + vergister Lekdicht Drukbestendig (beveiliging tegen over/onderdruk: zie later) Goede ventilatie (ook om verstikkingsgevaar te voorkomen)

Overdruk/onderdruk Overdruk door ophoping gas Onderdruk door leegpompen van ‘hermetisch’ afgesloten reactor Schommelende temperaturen → voorzie over- en onderdrukbeveiliging (veiligheidskleppen)

Zonering Gevaarlijke ruimten/omgevingen opdelen in verschillende zones: Zone 0: ruimte waar de atmosfeer bestendig of gedurende lange periodes explosief is of waar vaak een explosieve atmosfeer verwacht wordt Zone 1: ruimte waar zich tijdens de normale werking van de installaties periodiek of toevallig een explosieve atmosfeer kan vormen Zone 2: ruimte waar het bestaan van een explosieve atmosfeer weinig waarschijnlijk is bij normale werking of waar deze slecht voor korte tijd zou blijven bestaan in geval ze zich toch zou vormen Wetgeving geeft aan welke apparatuur er in de verschillende zones mag gebruikt worden

Toxicologische aspecten Giftige gassen / verstikking Giftige componenten in grondstof/digestaat Aanwezigheid van pathogenen

Eigenschappen van gevormde gassen Geur Geurdrempel (ppm) Toxiciteitsgrens (gemiddelde) (acuut) Fysiologisch Effect Methaan Geen - n.a. Verstikkend Waterstof sulfide Rotte eieren 0,7 10 15 Toxisch Methyl mercaptaan Sterke lookgeur 0.5 0,5 Kooldioxide geen 5000 11000

Toxiciteit van geproduceerd biogas Biogas = combinatie van potentieel gevaarlijke gassen Methaan (CH4) – 50-75% Verstikking bij 87% door gebrek aan zuurstof Kooldioxide (CO2) – 25-50% Gevaar voor gezondheid en leven vanaf 5% Bewusteloosheid binnen de minuut bij 11% Stuiptrekkingen bij 25-35% Waterstofsulfide (H2S) Gevaar voor gezondheid vanaf 10 ppm!! Imminent levensgevaar (ademhaling stopt) vanaf 500 ppm Verstikkingsgevaar (afgesloten ruimten) Zorg voor voldoende zuurstof !

Pathogenen Mengsel in de vergister bevat veel pathogenen Vergisting is gebaseerd op populaties bacteriën → vaak niet volledig geïdentificeerd Materiaal afkomstig van Dierlijk mest Waterzuiveringsslib → bevat veel pathogene organismen → worden tijdens vergisting gedeeltelijk afgebroken (hogere T) → houd rekening met onvolledige afbraak Te nemen maatregelen Contact met reactorinhoud/digestaat vermijden Hygiënische normen na contact (handen wassen, …)

Geur als waarschuwing? H2S → geur van rotte eieren → ga niet op enkel de geur af → geur wordt na bepaalde tijd niet meer waargenomen → gas is reukloos in de gevaarlijke concentraties

Na vergisting? Houd ook rekening met navergisting van het digestaat Vaak niet volledig uitgegist Ook in verwerking kunnen nog gassen gevormd worden

Onderhoudswerkzaamheden Vaak bron van ongevallen Bij biogas vooral letten op Werken in afgesloten ruimten: verstikkingsgevaar Gevaar op resthoeveelheid gas: eventuele explosies

Overzicht biogas-installatie

Thermische valorisatie

Elektrische valorisatie

Overdrukkleppen Met beveiliging vlamterugslag + beveiliging onderdruk

Vlamdovers

Terugslagklep

Drukregelaar leidingen

Vlamvanger Combinatie vlamdover, klep voor afsluiten brandstoftoevoer

Conclusie: Is vergisting gevaarlijk? Aan biogasproductie zijn gevaren verbonden net als: Andere industriële activiteiten Het verkeer (auto’s, vliegtuigen) Elektriciteit En zelfs water Indien enkele maatregelen in acht worden genomen is een veilige werking zeker mogelijk !

Nog vragen?