NL1043630B1

NL1043630B1 - Improved autogenerative pressure building anaerobic membrane bioreactor and improved method for producing green gas.

Info

Publication number: NL1043630B1
Application number: NL1043630A
Authority: NL
Inventors: Emanuel Zagt Christiaan
Original assignee: Emanuel Zagt Christiaan
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2021-10-25
Also published as: WO2021206550A1; EP4132887A1

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem en werkwijze voor het onder druk behandelen van een waterstofrijke gasstroom en een kooldioxide rijke waterstroom. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het produceren van een methaangas. Het systeem volgens de uitvinding omvat: een afsluitbaar drukvat voorzien van een inlaat voor het aanvoeren van een te zuiveren en/of behandelen stroom waarbij het drukvat is ingericht om een zuurstofloze omzetting van de te zuiveren en/of behandelen stroom in onder meer methaangas uit te voeren, ten minste één uitlaat voor het uit het drukvat afvoeren van producten, een besturingssysteem voor het aansturen van het proces op basis van de relatie tussen geproduceerde methaangas en aangevoerde waterstofgas en in een waterige stroom opgeloste kooldioxide en energie genererende middelen voor het regelen en/of genereren van bruikbare energie met ten minste een deel van het gevormde methaangas. 25The present invention relates to a system and method for treating a hydrogen-rich gas stream and a carbon dioxide-rich water stream under pressure. The invention also relates to a method for producing a methane gas. The system according to the invention comprises: a closable pressure vessel provided with an inlet for supplying a flow to be purified and/or treated, wherein the pressure vessel is designed to carry out an oxygen-free conversion of the flow to be purified and/or treated into, inter alia, methane gas; feeding, at least one outlet for discharging products from the pressure vessel, a control system for controlling the process based on the relationship between produced methane gas and supplied hydrogen gas and carbon dioxide dissolved in an aqueous stream, and energy generating means for controlling and/ or generating usable energy with at least a portion of the formed methane gas. 25

Description

Verbeterde autogeneratief druk opbouwende anaerobe membraanbioreactor en verbeterde werkwijze voor het produceren van groen gas.Improved autogenerative pressure building anaerobic membrane bioreactor and improved method for producing green gas.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbeterd systeem voor het onder druk genereren van methaangas en een verbeterde werkwijze voor het produceren van methaangas met een dergelijk systeem. Als basis wordt hierbij uitgegaan van een Autogenerative High Pressure Digestion (AHPD) installatie zoals eerder beschreven in het Nederlands octrooi met nummer 1037103 verleend op 13 oktober 2010 of een vergelijkbare bioreactor.The present invention relates to an improved system for generating pressurized methane gas and an improved method for producing methane gas using such a system. This is based on an Autogenerative High Pressure Digestion (AHPD) installation as previously described in Dutch patent number 1037103 issued on October 13, 2010 or a comparable bioreactor.

In een (op zich bekende) AHPD installatie wordt bij een autogeneratief (biologisch) opgebouwde druk van 12 - 25 bar groen gas geproduceerd. De term groen gas verwijst daarbij naar het feit dat de grondstof (fen) voor de productie van het gas een biologische oorsprong hebben, en/of dat het gas middels biokatalyse is geproduceerd. Verder bestaat groen gas voornamelijk uit methaan en heeft het een verbrandingswaarde vergelijkbaar met aardgas, waardoor het direct in het bestaande gasnet kan worden ingevoed.In an AHPD installation (known per se), green gas is produced at an autogeneratively (biologically) built-up pressure of 12 - 25 bar. The term green gas refers to the fact that the raw material(s) for the production of the gas have a biological origin, and/or that the gas has been produced by means of biocatalysis. Furthermore, green gas mainly consists of methane and has a calorific value comparable to natural gas, which means that it can be fed directly into the existing gas network.

Een voordeel van de AHPD-installatie is dat de - naast methaan — eveneens biologisch geproduceerde kooldioxide beter dan methaan in de waterfase oplost en/of gebonden wordt door complexvorming, tot een verhoogde concentratie van kooldioxide, hetgeen leidt tot een verbeterde chemische buffercapaciteit. Deze verhoogde concentratie kooldioxide in de waterfase leidt door toepassing van een juiste regeling niet tot storende remming van het biologische proces. Door de genoemde onder druk veroorzaakte oplossing van CO: worden met dit proces de gassen methaan en kooldioxide gescheiden en daardoor een relatief zuiver methaan in de gasfase geproduceerd.An advantage of the AHPD installation is that the - in addition to methane - also biologically produced carbon dioxide dissolves better than methane in the water phase and/or is bound by complex formation, resulting in an increased concentration of carbon dioxide, which leads to an improved chemical buffer capacity. This increased concentration of carbon dioxide in the water phase does not lead to a disturbing inhibition of the biological process by applying a correct regulation. This process separates the gases methane and carbon dioxide due to the above-mentioned solution of CO: caused by pressure and thereby produces a relatively pure methane in the gas phase.

Het drukvat van de installatie, dat ook wel bioreactor wordt genoemd, waarin de biologische gasproductie plaats vindt, is voorzien van een onder druk staande recirculatieleiding die gistend materiaal (anaeroob slib) aftapt uit de reactor en dit vervolgens op een ander punt terugvoert aan de reactor. Het doel hiervan is de gistende massa in de bioreactor te mengen teneinde de reactiesnelheden te verhogen en daardoor het proces efficiënt te laten verlopen. De recirculatieleiding is voorzien van tenmiste een filtratietrap waarin behandeld water (permeaat) via een filter (in een voordelige uitvoeringsvorm een ultrafiltratiemembraan) wordt onttrokken aan de recirculatiestroom: de zogeheten crossflow. In een uitvoeringsvorm is de recirculatieleiding voorzien van een pomp, meestal ‘crossflowpomp’ genoemd, teneinde de crossflowstroom te recirculeren, zoals weergegeven in het processchema (figuur 1). Het AHPD proces is inclusief bijpassende, maar niet tot het octrooi behorende, nageschakelde fosfaat- en stikstofverwijdering weergegeven in figuur 1 (Procesdiagram) en figuur 2 (Microbiologisch schema).The pressure vessel of the installation, also called a bioreactor, in which the biological gas production takes place, is equipped with a pressurized recirculation line that drains fermenting material (anaerobic sludge) from the reactor and then returns it to the reactor at another point. . The purpose of this is to mix the fermenting mass in the bioreactor in order to increase the reaction rates and thereby make the process run efficiently. The recirculation line is provided with at least a filtration stage in which treated water (permeate) is withdrawn from the recirculation flow via a filter (in an advantageous embodiment an ultrafiltration membrane): the so-called crossflow. In one embodiment, the recirculation line is provided with a pump, commonly referred to as a 'crossflow pump', to recirculate the crossflow stream, as shown in the process diagram (Figure 1). The AHPD process includes matching, but non-patent, downstream phosphate and nitrogen removal shown in Figure 1 (Process Diagram) and Figure 2 (Microbiological Scheme).

Een nadeel van de bovengenoemde AHPD-installatie is dat de bedrijfsvoering van de filtratietrap relatief complex is, waardoor de kosten per geproduceerde eenheid groen gas relatief hoog zijn. Dit wordt onder andere veroorzaakt door het feit dat de filters of membranen die het slib, oftewel de biokatalysator en het substraat, van het behandelde water scheiden, kunnen vervuilen en/of dichtslibben. Het reinigen van de filters of membranen kost tijd, het vereist extra installaties en resulteert in een hoger energiegebruik.A drawback of the above-mentioned AHPD installation is that the operation of the filtration stage is relatively complex, so that the costs per unit of green gas produced are relatively high. This is partly caused by the fact that the filters or membranes that separate the sludge, i.e. the biocatalyst and the substrate, from the treated water can become polluted and/or silted up. Cleaning the filters or membranes takes time, requires additional installations and results in higher energy consumption.

De onderhavige uitvinding heeft daarom tot doel te voorzien in een systeem met een verbeterde werking van de membraanfiltratie, alsmede een lager energieverbruik waardoor de efficiëntie van het AHPD proces wordt verbeterd. Dit wordt bereikt met het systeem volgens conclusie 1.It is therefore an object of the present invention to provide a system with an improved performance of the membrane filtration, as well as a lower energy consumption, thereby improving the efficiency of the AHPD process. This is achieved with the system according to claim 1.

Een voordeel van het systeem volgens de uitvinding is dat op twee inventieve manieren gebruik wordt gemaakt van de autogeneratief opgebouwde gasdruk in de AHPD installatie om de membraanfiltratie ten behoeve van de slib-waterscheiding (permeaatproductie) in de crossflow op een efficiënte manier te bedrijven.An advantage of the system according to the invention is that the autogeneratively built up gas pressure in the AHPD installation is used in two inventive ways to efficiently operate the membrane filtration for the sludge-water separation (permeate production) in the crossflow.

Primair wordt gebruik gemaakt van de autogeneratief (biologisch) opgebouwde druk in het systeem om het af te scheiden water (permeaat) door de filtratiemembranen te persen. Dit betekent dat in de bedrijfstoestand de hiertoe benodigde transmembraandruk (TMP) bijgevolg niet door een additionele pomp en/of een crossflowpomp geleverd hoeft te worden, zoals bij conventionele membraanbioreactoren. Dit heeft als voordeel dat een verminderd energiegebruik wordt gerealiseerd. De TMP wordt derhalve bij voorkeur ingesteld door in de permeaatflow de druk te reduceren, zoals te zien is in figuur 3, tot een TMP van ongeveer 0,5 - 5 bar, een TMP waarde die ook gebruikelijk is bij conventionele membraanbioreactoren, of aanzienlijk hoger, waardoor een efficiëntere afscheiding van permeaat mogelijk is.Primary use is made of the autogeneratively (biologically) built up pressure in the system to force the water to be separated (permeate) through the filtration membranes. This means that in the operating mode the transmembrane pressure (TMP) required for this does not have to be supplied by an additional pump and/or a crossflow pump, as is the case with conventional membrane bioreactors. This has the advantage that a reduced energy consumption is achieved. The TMP is therefore preferably set by reducing the pressure in the permeate flow, as can be seen in figure 3, to a TMP of about 0.5 - 5 bar, a TMP value that is also common in conventional membrane bioreactors, or considerably higher. , allowing a more efficient separation of permeate.

Secundair worden de membranen schoongehouden door zogenaamde back-pulsen van het permeaat te genereren met als doel af en toe een kleine hoeveelheid permeaat terug door de membranen te drukken, met als drijvende kracht een negatieve TMP van circa 0,5 - 5 bar, zoals te zien is in figuur 3. Hierbij geldt dat in de reinigingstoestand de druk in de crossflow tijdelijk wordt verlaagd tot een waarde die lager is dan in het permeaat, zoals te zien is in figuur 3, waardoor een beperkt deel van het reeds geproduceerde permeaat tijdelijk terug door de membranen naar de crossflow stroomt. De membranen worden schoongehouden doordat de back-puls ervoor zorgt dat eventuele aangekoekte sliblaagjes van de wand van de membranen terug de crossflow in worden gedrukt, en vervolgens met de crossflow mee worden afgevoerd. Het ontstoppen van een membraan als gevolg van een back-puls is in figuur 3 zichtbaar als een tijdelijke verhoging van de viscositeit van het slib in de crossflow. I In een conventionele membraanbioreactor worden vaak backpulsen gegenereerd door het permeaat middels een pulsgenerator -vaak een pomp of compressor- onder druk te zetten, waardoor de voor membraanreiniging benodigde negatieve TMP ontstaat, hetgeen leidt tot een extra installatie alsmede extern energiegebruik, in het systeem zoals hieronder beschreven is dat niet meer nodig.Secondly, the membranes are kept clean by generating so-called back pulses of the permeate with the aim of occasionally pushing a small amount of permeate back through the membranes, driven by a negative TMP of approximately 0.5 - 5 bar, as shown in can be seen in figure 3. In this case, in the cleaning condition, the pressure in the crossflow is temporarily reduced to a value that is lower than in the permeate, as can be seen in figure 3, whereby a limited part of the already produced permeate is temporarily returned. flows through the membranes to the crossflow. The membranes are kept clean because the back pulse ensures that any caked-on sludge layers from the wall of the membranes are pressed back into the crossflow, and then removed along with the crossflow. The unblocking of a membrane as a result of a back pulse is visible in figure 3 as a temporary increase in the viscosity of the sludge in the crossflow. I In a conventional membrane bioreactor, back pulses are often generated by pressurizing the permeate by means of a pulse generator - often a pump or compressor - resulting in the negative TMP required for membrane cleaning, which leads to an extra installation as well as external energy consumption, in the system such as described below, this is no longer necessary.

In een uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding kan het systeem zijn voorzien van een crossflowpomp die in de recirculatieleiding is aangebracht, waarbij de crossflowpomp bij voorkeur intermitterend wordt bedreven. Een voordeel van het intermitterend bedrijven van de crossflowpomp is dat pulsgewijs een extra drukverschil wordt aangebracht en het reinigingseffect verder wordt versterkt.In an embodiment of the system according to the invention, the system can be provided with a crossflow pump which is arranged in the recirculation line, wherein the crossflow pump is preferably operated intermittently. An advantage of intermittent operation of the crossflow pump is that an additional pressure difference is applied in pulses and the cleaning effect is further enhanced.

Ten eerste kan in een voordelige uitvoeringsvorm een backpuls worden gegenereerd door de crossflowpomp alternerend aan en uit te schakelen; bij het aanzetten van de crossflowpomp wordt een kleine druk van 1 — 3 bar opgebouwd bovenop de biologisch opgebouwde systeemdruk van in een voordelige uitvoeringsvorm 12-25 bar; bij het uitzetten van de crossflowpomp wordt de permeaatafvoer tijdelijk gesloten, terwijl de druk in de reactor wordt verlaagd tot onder de permeaatdruk, waardoor eveneens tijdelijk een negatieve TMP ontstaat, met een back-puls als resultaat, zoals is te zien in figuur 3.Firstly, in an advantageous embodiment, a back pulse can be generated by switching the crossflow pump on and off alternately; when the crossflow pump is switched on, a small pressure of 1 - 3 bar is built up on top of the biologically built up system pressure of 12-25 bar in an advantageous embodiment; when the crossflow pump is turned off, the permeate outlet is temporarily closed, while the pressure in the reactor is reduced below the permeate pressure, which also temporarily creates a negative TMP, resulting in a back-pulse, as can be seen in figure 3.

Ten tweede kunnen in het systeem volgens de uitvinding de backpulsen gegenereerd worden door het geproduceerde gas discontinu af te laten, zoals te zien is in figuur 3. Hierdoor ontstaat eveneens een tijdelijke onderdruk in de reactor en in de crossflow, waardoor op een alternatieve efficiënte wijze de benodigde negatieve TMP wordt opgewekt.Secondly, in the system according to the invention, the back pulses can be generated by discontinuously releasing the produced gas, as can be seen in figure 3. This also creates a temporary underpressure in the reactor and in the crossflow, resulting in an alternative efficient manner. the necessary negative TMP is generated.

Ten derde kunnen de membranen op vergelijkbare wijze worden schoongehouden door back- pulsen te genereren die het gevolg zijn van het periodiek afvoeren van uitgegist slib onderuit de reactor, zoals te zien is in figuur | (digestate dewatering); hierbij ontstaat eveneens tijdelijk een onderdruk in de reactor met een back-puls tot gevolg.Third, the membranes can be kept clean in a similar manner by generating back pulses resulting from the periodic discharge of digested sludge from the bottom of the reactor, as can be seen in figure | (digestate dewatering); this also temporarily creates a negative pressure in the reactor, resulting in a back pulse.

Ten vierde is in een voordelige uitvoeringsvorm ook een externe conventionele pulsgenerator aanwezig die op een inventieve wijze gebruik maakt van de biologisch opgebouwde gasdruk om met energie genererende middelen, zoals een drukversterker (een turbo of een asymetrische pressure exchanger) een tijdelijke permeaatdruk op te bouwen die hoger is dan de systeemdruk; daardoor is geen externe energie nodig om een back-puls te genereren.Fourthly, in an advantageous embodiment, an external conventional pulse generator is also present, which uses the biologically built-up gas pressure in an inventive manner to build up a temporary permeate pressure with energy generating means, such as a pressure amplifier (a turbo or an asymmetric pressure exchanger). is higher than the system pressure; therefore no external energy is required to generate a back pulse.

In een uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding kan het schakelen tussen de bedrijfstoestand en de reinigingstoestand intermitterend worden uitgevoerd.In an embodiment of the system according to the invention, the switching between the operating mode and the cleaning mode can be performed intermittently.

Het besturingssysteem van de inrichting volgens de uitvinding is zoals beschreven in conclusie 1 ingericht voor het schakelen tussen een bedrijfstoestand en een reinigingstoestand, zoals te zien is in figuur 3. Met andere woorden: dit betekent dat het besturingssysteem is ingericht voor het ten minste pulsgewijs aansturen van een recirculatiepomp in de crossflow.As described in claim 1, the control system of the device according to the invention is arranged for switching between an operating state and a cleaning state, as can be seen in figure 3. In other words: this means that the control system is arranged for at least pulse-wise actuation of a recirculation pump in the crossflow.

Een voordeel van het intermitterend uitvoeren van de bedrijfs- en reinigingstoestand is dat een in de tijd variërende transmembraandruk ontstaat in de crossflow. Daardoor worden eventuele vervuilingen van de membranen regelmatig losgemaakt en met de crossflowstroom mee teruggevoerd naar het drukvat; additionele installaties voor het reinigen van de membranen zijn niet noodzakelijk.An advantage of performing the operating and cleaning condition intermittently is that a time-varying transmembrane pressure is created in the crossflow. As a result, any contaminations from the membranes are regularly loosened and returned to the pressure vessel with the crossflow flow; additional installations for cleaning the membranes are not necessary.

In een uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding kunnen meerdere activiteiten in de reinigingstoestand, zoals hierboven in de punten een tot en met vier beschreven, worden gecombineerd, zodat een sterkere en of efficiëntere backpuls ontstaat.In an embodiment of the system according to the invention, several activities in the cleaning mode, as described above in points one to four, can be combined, so that a stronger and/or more efficient back pulse is created.

De crossflow wordt in een voordelige uitvoeringsvariant voorzien van een verticaal leidingdeel waardoor de gistende stroom wordt teruggevoerd naar de bioreactor, met de stromingsrichting van boven naar beneden. Deze verticale leiding wordt de “downcomer” genoemd (zie het rood omcirkelde gebied in figuur 1).In an advantageous embodiment variant, the crossflow is provided with a vertical pipe section through which the fermenting flow is returned to the bioreactor, with the flow direction from top to bottom. This vertical pipe is called the “downcomer” (see the area circled in red in Figure 1).

In een voordelige uitvoeringsvorm wordt in deze downcomer waterstof toegevoegd aan het proces om de groengasproductie te verhogen, en de kooldioxide productie te verlagen.In an advantageous embodiment, hydrogen is added to the process in this downcomer in order to increase the green gas production and decrease the carbon dioxide production.

Een besturingssysteem stuurt het gehele proces aan en/of regelt dit proces op basis van onder andere de relatie tussen het geproduceerde methaan, het geproduceerde kooldioxide, de verhouding tussen methaan en kooldioxide, in een uitvoeringsvorm de te doseren hoeveelheid waterstof, de pH, de temperatuur en de systeemdruk. Het geproduceerde methaan wordt opgevangen in de gasruimte van de gebruikte bioreactor.A control system controls and/or regulates the entire process on the basis of, among other things, the relationship between the produced methane, the produced carbon dioxide, the ratio between methane and carbon dioxide, in one embodiment the amount of hydrogen to be dosed, the pH, the temperature and the system pressure. The methane produced is collected in the gas space of the used bioreactor.

Afhankelijk van o.a. de procesinstellingen en het toegevoegde substraat ontwikkelt zich in het systeem spontaan een aan deze omstandigheden geadapteerde populatie micro-organismen die als biokatalysator fungeren, en daarbij in vier stappen diverse functies uitoefenen, zoals is weergegeven in figuur 2. De activiteit van de biologische processen, met name de productie van gassen, wordt onder meer afgelezen aan de frequentie van de gasaflaat in figuur 3.Depending on, among other things, the process settings and the added substrate, a population of micro-organisms adapted to these conditions spontaneously develops in the system that function as biocatalysts, and thereby perform various functions in four steps, as shown in figure 2. The activity of the biological processes, in particular the production of gases, can be read from, among other things, the frequency of the gas release in figure 3.

Bij elke methode om backpulsen te genereren kunnen de benodigde parameters met het besturingssysteem worden ingesteld, zoals de druk, de TMP en de duur van de puls.With each method of generating back pulses, the necessary parameters can be set with the control system, such as the pressure, the TMP and the duration of the pulse.

De onderhavige uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvorm daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.The present invention is by no means limited to the above-described preferred embodiment thereof. The rights claimed are defined by the following claims, within the scope of which many modifications are conceivable.

Claims

CONCLUSIONS

System for producing green gas under pressure from a flow of organic substrate to be purified and/or treated, the system comprising: 5 — a pressure vessel, preferably an anaerobic bioreactor, which is designed for the use of micro-organisms converting at least part of the substrate to green gas without oxygen, whereby pressure is built up autogenatively; ~ at least one inlet for the supply of the substrate to the pressure vessel; — at least one outlet for discharging produced methane gas and/or other reaction products from the pressure vessel; - a recirculation line which is connected to the pressure vessel and which is adapted for recirculating part of the substrate and/or bacteria from the pressure vessel as a recirculation flow; - a filtration stage arranged in the recirculation line and adapted to withdraw permeate from the recirculation stream under pressure to a permeate outlet; and — a control system adapted to switch between an operating mode and a cleaning mode, wherein in the operating mode a predetermined positive pressure drop is applied in the filtration stage by means of increased gas pressure from the pressure vessel, such that permeate is transported from the recirculation stream to the permeate discharge and wherein, in the cleaning state, a predetermined negative cleaning pressure drop is applied in the filtration stage by means of a reduced gas pressure in the pressure vessel, the cleaning pressure in the reactor being lower than the pressure in the permeate discharge so that permeate is transported from the permeate discharge to the recycle stream .

System according to claim 1, wherein the switching between the operating mode and the cleaning mode is preferably performed intermittently.

3. System according to claim | or 2, the system further comprising a recirculation pump disposed in the recirculation line, the recirculation pump preferably being operated intermittently.

A system according to claim 1, 2 or 3, wherein the stream to be purified and/or treated comprises organic material from waste water or another substrate source, and/or from hydrogen and carbon dioxide.

A system according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the system is provided with a gas inlet for supplying reaction gas comprising hydrogen, the gas supply being arranged in the recirculation line or in the pressure vessel;

A system according to any one of the preceding claims, wherein the system further comprises energy generating means adapted to regulate and/or generate energy with at least a part of the supplied reaction gas and carbon dioxide dissolved in the substrate.

System as claimed in any of the foregoing claims, wherein the control system is provided with flow control means for regulating the flow to be purified through and/or the level in the pressure vessel.

System according to one or more of the preceding claims, wherein the inlet and at least one outlet are provided with control valves and/or shut-off valves and/or non-return valves.

System according to one or more of the preceding claims, wherein the product (green gas) comprises a concentration of at least 83% methane.

10. System according to one or more of the preceding claims, wherein use is made of carbon dioxide dissolved and/or bound in water under pressure.

A system according to any one of the preceding claims, wherein the recirculation line comprises a vertically arranged line with a flow direction from top to bottom, also referred to as a 'downcomer', wherein the hydrogen gas inlet is positioned near a bottom side of this downcomer, so that the reaction gas is countercurrent. is supplied to the recirculation line.

A system according to any one of the preceding claims, wherein the pressure vessel is used for culturing and applying a pressure-adapted population of anaerobic microorganisms.

13. System according to one or more of the preceding claims, further comprising a gas buffer for storing produced green gas.

System according to one or more of the preceding claims, wherein the recirculation line comprises a crossflow filter for at least partially discharging reaction products from the recirculation stream, the reaction products preferably comprising water with dissolved substances.

A method for purifying and/or treating organic waste and/or waste water, comprising the steps of: - providing a system according to one or more of the preceding claims; — separating and disposing of produced purified water from a residual flow.

The method of claim 15, wherein the converted carbon dioxide as well as the produced methane gas are used to generate energy.