This thesis describes the production of biogas and subsequent enrichment methods thus obtained biogas to natural gas quality. The reason is the efficient use of natural resources to address the energy needs of mankind. Should be answered the main question. The method of biogas to biomethane enrichment economically viable ? The answer should be obtained from each successive calculations and economic calculations.

Från 2020 har EU lagt väg för ny en strategi för att metan- (CH4) utsläppenskall upptäckas och reduceras. Med denna bakgrund skapas syftet till detta examensarbete för att kunna kartlägga och kvantifiera vilka volymer av diffusa metanläckage som läckt ut mellan åren 2005-2019 från de svenska natur- och biogasenheter vid överföring och/eller produktion. Metoderna för examensarbetet har varit att inhämta information / mätdata i litteraturen samt via intervjuer av branschkunnig personal. Mätdata har bearbetats med deterministiska bedömningar i form av beräkningsmodell. Resultatet som beräknats i flera former av storheter såsom volym (Nm3), energiinnehåll (GWh), klimatpåverkan (CO2 ekv) och kostnad (SEK) och dessa visade alla på ansenliga tal.  Volymen av metanläckaget var 2019 3,96*106 Nm3 vilket motsvarar ett medelvärde i energiinnehåll på 38,29 GWh och en klimatpåverkan på 79,8*106 kg CO2 ekv. Kostnaden för metanemissionen 2019 blev då cirka 23,7*106 - 62*106 kronor vid beräkning för medelpriset av vad industrin och hushållen betalade mellan åren 2007-2019 för vardera gasobjekt. En vidare studie för säkrare indata och återkoppling på det arbete som redan pågår i Sverige för att reducera metanläckaget skulle vara till klar fördel och hjälp för framtida arbetssätt.

The thesis deals with the technologies upgrading the biogas to the quality of the natural gas for the following use in the gas distribution system. The main concern of the thesis is the pressure swing adsorption (PSA), which is nowadays one of the most exploited technologies. For a certain flow and composition of the biogas, completely new PSA technology was designed. Technological schema was created and the main technological devices (adsorbers) were drawn up together with the design documentation for this new technology. The important part of the thesis is also the model of the whole PSA technology in the ChemCAD programme and the evaluation of the operating and investment costs.

This thesis investigates the potential of biomethane production in India, the impact of its integration into the energy mix, and the corresponding Greenhouse Gases (GHG) emission and potential reduction. India, with its huge population and being an agriculturally rich country, produces gigantic amounts of biodegradable waste from various sources such as Municipal Solid Waste (MSW),agricultural waste, animal husbandry, sugar industry, etc. Three different end-use scenarios: electricity generation, cooking fuel, and transportation fuel—are assessed in order to determine the decree to which current fossil fuels may be replaced and the net amount of greenhouse gas emissions that are saved by using this biomethane. The total biomethane generation potential according to the study conducted by the Ministry of New and Renewable Energy (MNRE) is 25.6 Billion Metric Standard Cubic Meters (BMSCM) and with the most efficient upgrading technology available (3-stage membrane filtration) the useful potential is 25.4 BMSCM. The electricity that can be produced from the biomethane potential available is 159.1 TWh, which corresponds to the optimistic value of GHG emission reduction of 89million tons. When used as a cooking fuel, biomethane can contribute immensely to satisfying the final thermal needs of India. It can satisfy more than half the combined total thermal energy from Compressed Natural Gas (CNG) and Liquefied Petroleum Gas (LPG) consumed in India and, at the same time, reduce 46.2 million tons of GHG emissions caused by it. The transportation sectoris the most suited and easy to adapt as an end-use application for biomethane. It was observed that biomethane as a replacement for Petrol for road transportation fuel presents the best scenario, since biomethane can reduce more than 71% of its consumption and respectively reduce more than 57 million tons of GHG emission, which is the second highest after electricity production. This thesis puts up a strong case to look at biomethane as a very important fuel towards India’starget to be net zero by 2070 and its plans to be self-reliant. Moreover, biomethane production usingthe path of anaerobic digestion provides not only a renewable source of energy but also food security with digestate being used as fertilizer and an opportunity to address the impact of climate change by preventing the emission of methane in the atmosphere which has a global warming potential of28 and burning of agricultural waste in the open field. Eventually, the production of biomethane prevents soil, air and water pollution. / Denna avhandling undersöker potentialen för biometanproduktion i Indien, effekterna av dess integration i energimixen och motsvarande utsläpp och potential för växthusgaser (GHG). minskning. Indien, med sin enorma befolkning och är ett jordbruksrikt land, producerar gigantiska mängder biologiskt nedbrytbart avfall från olika källor som kommunalt fast avfall (MSW), jordbruksavfall, djurhållning, sockerindustri, etc. Tre olika slutanvändningsscenarier: el produktion,matlagningsbränsle och transportbränsle – utvärderas för att fastställa till vilket dekret nuvarande fossila bränslen får ersättas och nettomängden växthusgasutsläpp som sparas genom att använda denna biometan. Den totala biometangenereringspotentialen enligt studien utförd av ministeriet för ny och förnybarenergi (MNRE) är 25,6 miljarder metriska standardkubikmeter (BMSCM) och med den mest effektiva uppgraderingstekniken som finns tillgänglig (3-stegs membranfiltrering) är den användbara potentialen 25,4 BMSCM. Den el som kan produceras från den tillgängliga biometanpotentialen är 159,1 TWh medan det optimistiska värdet av växthusgasutsläpp som är möjligt med användning av biometan för elproduktion är 89 miljoner ton. När biometan används som matlagningsbränsle kan det bidra oerhört mycket för att tillfredsställa Indiens slutliga termiska behov. Det kan tillfredsställa mer än halva finalen termisk energi som förbrukas i Indien och samtidigt samma miljon ton i utsläpp av växthusgaser som orsakas av den. Transportsektorn är den mest lämpade och lätta att anpassa som slutanvändningsprogram för biometan. Det observerades att biometan som ersättning för bensin som transportbränsle är det bästa scenariot eftersom biometan kan minskamer än 71 % av sin förbrukning och respektive minska mer än 57 miljoner ton växthusgasutsläpp, vilket är det näst högsta efter elproduktion. Den här avhandlingen ger ett starkt argument för att se biometan som ett mycket viktigt bränslemot Indiens mål att vara nettonoll år 2070 och dess planer på att vara självförsörjande. Dessutom ger biometanproduktion genom att använda vägen för anaerob rötning inte bara en förnybar energikälla utan också livsmedelssäkerhet med rötgas som används som gödningsmedel och en möjlighet att ta itu med effekterna av klimatförändringar genom att förhindra utsläpp av metan i atmosfären som har en global uppvärmningspotential på 28 och förbränning av jordbruksavfall på det öppna fältet. Så småningom förhindrar produktionen av biometan mark-, luft- och vattenföroreningar.

Woodroll® is a gasification technology developed by Cortus that produces synthetic gas (syngas) from biomass. Syngas can be used in several different applications. One interesting option is to convert it further into biomethane, which can be used as automotive fuel or replace natural gas in gas grids. The revenues and profitability of biomethane production is heavily dependent on policy instruments and support schemes. These subsidies can be either direct, where the producer receives a feed-in tariff for biomethane production, or indirect, where consumption rather than production is stimulated. This work has investigated which revenues that can be expected from biomethane production via Woodrooll® in Sweden, the Netherlands, Germany, the UK, France and Italy, both in terms of amounts and risks. A profitability analysis have also been carried out to preliminary compare the returns in the different countries, where two different scenarios for different revenues have been analyzed for two different feedstock prices. The results showed that the Netherlands and Italy provides the potentially highest revenues. However, there are uncertainty factors associated with all cases. Sweden and Germany offers indirect support and negative market trends. The Netherlands and the UK are the only options that provide a feed-in tariff for biomethane production via gasification. In the Netherlands the tariff can be secured before making investment decision but is only disbursed for 12 years. The UK offers a fixed feed-in tariff for 20 years but the tariff is secured first after plant start-up and the tariff may be reduced on a quarterly basis. In fact, the tariff has been reduced with 40 % over the last 24 months, but there are discussions on introducing a separate tariff for gasification. Italy has the support schemes that potentially offer the highest revenues, but gasification is currently not eligible for support. The latter also holds for France, which may be an interesting case in the future. If risk is to be minimized, Cortus may either focus on the Netherlands or await the discussions in the UK and France on introducing a gasification tariff. The work on standardization of biomethane use should also be followed since Italy offers the potentially highest return of the investigated countries. It is also recommended to look further for other cases. The best-case scenario for the risk averse is the one that provides a fixed tariff for 20 years and in which the tariff can be secured before an investment decision is taken. / Woodroll® är en förgasningateknik som utvecklats av Cortus som producerar syntesgas (syngas) från biomassa. Det finns en rad olika användningsområden för gasen. Ett intressant sådant är att omvandla den till biometan, vilket kan användas som drivmedel eller ersätta naturgas i gasnät. Dock så är intäktern och lönsamheten starkt beroende av stödsystem. Dessa subventioner kan antingen vara i form av en inmatningstariff, där biometanproducenten får en fast peng för biometanproduktion, eller i form av indirekt stöd där konsumtion snarare än produktion stimuleras. I detta arbete har det utretts vilka intäkter som kan förväntas för biometan-produktion genom Woodroll® i Sverige, Nederländerna, Tyskland, Storbritanninen, Frankrike och Italien, både i termer av belopp och risk. En lönsamhetsanalys har också gjorts för att preliminärt jämföra avkastningen för de olika länderna. Två olika scenarier för olika intäkter har analyserats för två olika råvarupriser. Resultatet visade att samtliga länder kan erbjuda attraktiv avkastning. Dock är samtliga fall förknippade med osäkerhetsfaktorer. Sverige och Tyskland erbjuder indirekt stöd och negativa marknadstrender. Nederländerna och Storbritannien är de enda alternativen som ger en feed-in-tariff för biometanproduktion. I Nederländerna kan tariffen säkras innan investeringsbeslut fattats men betalas endast i 12 år. Storbritannien ger en fast tariff i 20 år men kan justeras kvarstalsvis och nivån säkras först efter uppstart av anläggningen. Tariffen har reducerats med 40 % de senaste 24 månaderna, men det pågår diskussioner om att introducera en särskild tariff för förgasning. Italien erbjuder stödsystemet som ger högst potentiella intäkter men biometan från förgasning är inte berättigat för stödet. Det senare gäller också för Frankrike som kan bli ett intressant fall i framtiden. Om det önskas att minimera risken så bör Cortus fokusera antingen på Nederländerna eller invänta diskussionerna om förgasningstariffen i Storbritannien och Frankrike. Arbetet kring standardisering av biometan-användning bör också följas eftersom Italien erbjuder de potentiellt högsta intäkterna. Det rekommenderas också att Cortus tittar vidare på andra alternativ. Det bästa fallet för den risk-aversiva är fallet som ger en fast tariff i 20 år och där stödet kan säkras innan investeringsbeslut fattas.

The subject of this thesis are both available and potentional gaseous and liquid biofuels. The thesis deals with their detailed description and comparison. The first part describes the current legislation and the basic types of biofuels. The main part focuses then on biofuels themselves, their characteristics, production, utilization, and their impact on environment. In further parts, emissions created during the cycle of production and distribution of biofuel are characterized. Last part brings comparison of biofuels from different points of view, and recommendation of the alternative ways of production of gaseous and liquid biofuels from renewable resources of energy.

The thesis deals with the issue of removing carbon dioxide from biogas using membrane separation. Addresses the impact of the implementation of a small research facility at the existing operation of the biogas plant. Assessment of the impact on traffic is solved in terms of technical and economic.

This research project represents a collaborative effort between E&C Consultants, an international energy procurement consultancy, and aims to address the increasing demand for guidance on scope 1 emissions reduction strategies expressed by their clients. From a procurement perspective, companies are actively seeking alternative commodities, such as biomethane or hydrogen, to substitute their natural gas consumption. In response to this growing trend, multinational corporations are displaying an increased interest in voluntary emission reduction initiatives, including the Science Based Targets initiative and the Greenhouse Gas Protocol. Subsequently, the research project encompasses an investigation into the sustainability plans adopted by companies. Furthermore, an analysis of the European biomethane and hydrogen markets is made. Most of the information is derived from interviews conducted with diverse stakeholders, including multinational companies, energy traders, an energy supplier, a gas market expert, and a carbon removal expert. The findings of this research project indicate that multinational corporations have established robust short-term sustainability plans, yet encounter challenges in formulating long-term strategies, primarily due to legislative ambiguities and limited resources and expertise. The implementation of REPowerEU [1] is expected to significantly augment the production levels of both biomethane and hydrogen by 2030. The biomethane market is predominantly characterised by supply constraints, owing to the high demand it experiences, resulting in elevated prices. Conversely, the hydrogen market is less mature and exhibits comparatively lower demand as companies have to implement alternative technologies that are required for hydrogen adoption. Eventually, both biomethane and hydrogen possess the potential to emerge as cost-competitive alternatives to natural gas, depending upon the maturation and development of their respective markets. / Detta forskningsprojekt representerar ett samarbete mellan E&C Consultants, en internationell energiupphandling, och syftar till att möta den ökande efterfrågan på vägledning om scope 1-strategier för minskning av utsläppen uttryckt av deras kunder. Ur ett upphandlingsperspektiv söker företag aktivt alternativa råvaror, såsom biometan eller väte, för att ersätta deras naturgas konsumtion. Som svar på denna växande trend visar multinationella företag ett ökat intresse för frivilliga initiativ för att minska utsläppen, inklusive initiativet Science Based Targets och Greenhouse Gas Protocol. Därtill omfattar forskningsprojektet en utredning av antagna hållbarhetsplaner av företag. Dessutom görs en analys av den europeiska biometan- och vätemarknaderna. Merparten av informationen kommer från intervjuer med olika intressenter, inklusive multinationella företag, energimäklare, en energileverantör, en gasmarknadsexpert och en expert på koldioxidinfångning. Av denna studie indikerar att multinationella företag har etablerat robusta kortsiktiga hållbarhetsplaner, men stöter på utmaningar i att formulera långsiktiga strategier, främst på grund av oklarheter i lagstiftningen och begränsade resurser och expertis. Implementeringen av REPowerEU [1] förväntas avsevärt förstärka produktionsnivåer av både biometan och väte till 2030. Biometanmarknaden kännetecknas övervägande av utbudsbegränsningar på grund av den höga efterfrågan, vilket resulterar i förhöjda priser. Omvänt är vätgasmarknaden mindre mogen och uppvisar jämförelsevis lägre efterfrågan eftersom företag måste implementera alternativa tekniker som krävs för att använda väte. Så småningom kan båda biometan och väte ha potential att vara konkurrenskraftiga alternativ till naturgas, beroende på deras mognad och utveckling de respektive marknaderna.

Research the Selexol, Rectisol, Fluor and Purisol technologies for the treatment of biogas to natural gas quality is the main job. The purified biogas must meet quality requirements, which sets out legislation Czech Republic. An important point is to build models of technology in the ChemCad software. Methods are analyzed with these models for the same output requirements. The result is to determine whether the technologies are suitable for biogas purification and implement, through research, simplified technical and economic evaluation.