Geplaatst door K. Van Loock - 15 juni, 2021
Gasdoorlatendheid van waterdichtingsmembranen - deel 2
In het tweede deel van deze reeks artikelen over de gasdoorlatendheid van waterdichtingsmembranen (zie deel 1 "Hoe indringing van radongas in betonconstructies voorkomen?") kijken we naar een ander belangrijk gas dat grote gevolgen heeft voor de economie en het milieu: methaan.
Wat is methaan ?
Methaan (CH4) is een kleurloos en geurloos gas dat doorgaans zeer stabiel is. De combinatie van methaan en lucht, met een methaangehalte tussen 4% en 16%, is evenwel explosief. Mijnwerkers zijn dan ook als de dood voor methaan of "mijngas" in koolmijnen.
Methaan ontstaat van nature bij de anaerobe afbraak van biologisch materiaal in natuurlijk moerasland, ondergelopen rijstvelden of biologisch afval op stortplaatsen. Ook de vergisting van dierlijk afval en andere uitstoot bij de veeteelt en de verbranding van biomassa (zoals bosbranden, de verbranding van steenkool en de verbranding van brandhout) dragen bij aan de methaanproductie.
We mogen niet vergeten dat methaan de tweede grootste oorzaak is voor de klimaatverandering, na koolstofdioxide. Gezien de Green Deal van de EU is het dan ook van cruciaal belang om sneller actie te ondernemen om de uitstoot van methaan onder controle te krijgen en zo de doelstellingen voor klimaatneutraliteit tegen 2050 te halen.
Onderzoekers van het NASA Earth Observatory hebben vastgesteld dat het methaangehalte in de atmosfeer van de aarde blijft toenemen. Het methaangehalte in de atmosfeer ligt intussen ongeveer 2,5 keer hoger dan in de jaren 1850.
Hoewel methaan een ecologisch probleem vormt, kan het ook voordelen opleveren als bron van hernieuwbare energie waarmee het gebruik van fossiele brandstoffen daalt en de recyclage van biologische afval wordt aangemoedigd.
Wat is biogas?
Biogas is een mengsel van methaan, koolstofdioxide (CO2), waterstofsulfide (H2S), waterdamp en andere sporengassen dat industrieel wordt geproduceerd door de anaerobe afbraak van uiteenlopende soorten biomassa, waaronder landbouwafval, mest, stedelijk afval en primaire of secundaire gewassen.
De productie van biogas levert immense economische voordelen op. Net om die reden is het de op twee na snelst groeiende bron van hernieuwbare energie ter wereld, na fotovoltaïsche zonne- en windenergie (bron: European Biogas Association).
Industriële biogasinstallaties zetten afval om in waardevolle meststoffen, waarmee voedingsstoffen kunnen worden gerecycleerd en hernieuwbare energie kan worden opgewekt.
Biogas als bron van hernieuwbare energie
Volgens de European Biogas Association is de hernieuwbare elektriciteit die afkomstig is van biogas goed voor grofweg 6% van de totale productie van hernieuwbare elektriciteit in Europa. Elektriciteit die wordt opgewekt aan de hand van biogas kan de broeikasgassen met 240% verlagen in vergelijking met fossiele brandstoffen uit de EU.
Biogas is een energiebron die kan worden gebruikt:
- voor de eigen zuiveringsinstallaties, die elektriciteit en warmte leveren in elektriciteitscentrales, warmtecentrales en warmtekrachtcentrales (CHP).
- om tegemoet te komen aan de lokale warmtevraag van een boerderij of van externe gebruikers.
Biogas kan bovendien worden opgewaardeerd tot biomethaan met de juiste zuivering om sporengassen zoals H2S, water en CO2 te verwijderen en kan worden gebruikt in aardgasnetwerken of transportvoertuigen met aardgasmotoren.
Digestaat (het restproduct van de afgebroken biomassa na de productie van biogas) kan nog als meststof worden gebruikt, met dezelfde nutriënten als mest. Zo zijn er minder chemische meststoffen nodig in boerderijen en wordt de afvoer van voedingsstoffen een halt toegeroepen: het perfecte voorbeeld van de kringloopeconomie.
Betonconstructies zijn niet gasdicht
Een betonelement met een bepaalde dikte moet, gezien de samenstelling ervan, voorkomen dat water of gas van de ene naar de andere kant doordringt. Alle materialen laten evenwel tot op zekere hoogte gassen en dampen door, en beton is geen uitzondering op die regel.
Zoals we al vertelden in ons eerste artikel, heeft beton een sterk verbonden poriënnetwerk. Als we daar dan ook de aanwezigheid van uitdrogingskrimpen of oppervlaktedefecten bij de plaatsing aan toevoegen, kunnen we besluiten dat gassen, dampen en zelfs water zich zonder probleem een weg kunnen banen door constructies die met dit materiaal zijn gebouwd.
Gezien de impact van methaanlekken in de atmosfeer op de economie en het milieu, is het duidelijk dat preventie en de herstelling van schade aan de biogasinfrastructuur onmiskenbaar zijn. In het kader van de EU-methaanstrategie die in oktober 2020 werd gepubliceerd, zal er eveneens een verplichting worden ingevoerd om de opsporing en herstelling van lekken bij fossiele gasinfrastructuur, de productie, het transport en het gebruik aan te moedigen.
Methaanbarrières en aanbevolen evaluatiecriteria
Om na te gaan in welke mate een materiaal weerstand biedt tegen methaan, verwijzen we naar DIN 53380 "Testing of plastics - Determination of gas transmission rate - Part 1: Volumetric method for testing of plastic films", de criteria die werden ontwikkeld door DLG e.V. (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft e.V. - Duitse landbouwvereniging) en "Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen (TI 4)" (Veiligheidsregels voor biogasinstallaties in de landbouw. Beide definiëren het begrip "doorlatendheid":
| cm3 / m2 · d · bar | Comments |
| < 10 | materiaal dicht voor gas |
| < 400 | zeer goed |
| 400 tot < 700 | goed |
| 700 tot < 1000 | zwak |
| > 1000 | niet aanvaardbaar |
Als aanvullende referentie voor de evaluatie kunnen we verwijzen naar de methaandoorlatendheid van flexibele membranen die vaak worden gebruikt in biogashouders met lage druk zoals HDPE of LDPE. Die membranen hebben een doorlatendheid tussen 200 en 500 cm3 / m2 · d · bar.
Onderstaande tabel bevat de resultaten en aanbevolen applicatiedikte voor twee van onze materialen die onlangs zijn gestest als methaanbarrières:
MasterSeal M 689 is een zeer elastisch polyureum van Master Builders Solutions zonder oplosmiddelen, dat ultrasnel uithardt en met een spray wordt aangebracht. Het biedt een hoge elasticiteit en scheuroverbruggingscapaciteit in combinatie met een hoge chemische weerstand.
MasterSeal 7000 CR is een waterdichtings- en betonbeschermingssysteem van Master Builders Solutions met een unieke combinatie van toepassings- en prestatie-eigenschappen dat bijzonder geschikt is voor gebruik in de meest agressieve omgevingen, zoals afvalwaterzuiveringsinstallaties en biogasinstallaties, waar waterstofsulfide en biogeen zwavelzuur kunnen aanwezig zijn.
| MasterSeal M 689 | MasterSeal 7000 CR | |
 |
|
|
| MasterSeal M 689 in een slibvergister bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie in Granada (Spanje) | Betonoppervlak behandeld met MasterSeal 7000 CR in een vergister in Denemarken | |
| Permeabiliteit | 195 cm3 / m2 · d · bar | 5,97 cm3 / m2 · d · bar |
| Applicatiedikte | 2,1 mm | 1,5 mm |
| Verbruik | 2,1 kg /m2 for 2 mm thickness. |
MasterSeal P 770: 1 x 0,35 kg/m2 MasterSeal M 790: 2 x 0,5 kg/m2 |
Kortom, het gebruik van MasterSeal M 689 of MasterSeal 7000 CR zorgt voor een hoge methaandichtheid wanneer ze worden aangebracht op betonnen koepels. Ze dichten scheuren en defecten om gaslekken te voorkomen. Dit beschermt de waarde van de hulpbron en voorkomt dat een gas met een sterk broeikaseffect in de atmosfeer terechtkomt.
Bovendien biedt Masterseal 7000 CR een hoge specifieke chemische weerstand tegen waterstofsulfide (H2S) en biogene zwavelzuren, waardoor het geschikt is voor biogasvergisters en biomethaancontainers.
References:
Nasa Earth Observatory. https://earthobservatory.nasa.gov/images/146978/methane-emissions-continue-to-rise
EU Methane Strategy. https://ec.europa.eu/energy/topics/oil-gas-and-coal/methane-emissions_en
EBA: European Biogas Association Statistical report 2020.
DLG e.V. (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft e.V.) „Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen (TI 4)“
IEA (2021), Driving Down Methane Leaks from the Oil and Gas Industry, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/driving-down-methane-leaks-from-the-oil-and-gas-industry
DIN 53380: Testing of plastics – Determination of gas transmission rate – Part 1: Volumetric method for testing of plastic films.
ISO 15105-1: Plastics - Film and Sheeting - Determination of Gas-Transmission Rate - Part 1: Differential-Pressure Method
Meer informatie
Wenst u meer informatie over de oplossingen van Master Builders Solutions voor de bouwsector? Contacteer ons via onderstaand formulier.
