Proces powstawania biogazu

Jak powstaje biogaz?

Biogaz powstaje w wyniku fermentacji. Fermentacja to mikrobiologiczny rozkład substancji organicznych w wilgotnym środowisku bez dostępu powietrza (środowisko anaerobowe). Zasada działania biogazowni polega na wywołaniu kontrolowanego procesu rozkładu biologicznego (fermentacja gnilna), w wyniku którego biomasa organiczna zamieniana jest przede wszystkim na wodę, dwutlenek węgla i metan.

Z czego składa się biogaz?

Produktem końcowym jest palny biogaz, będący mieszaniną składającą się głównie z metanu (50-75 %), dwutlenku węgla (25-45 %) oraz niewielkich ilości wody i gazów śladowych jak siarkowodór, tlen, azot, amoniak i wodór.

Proces powstawania biogazu w szczegółach

Substancje organiczne ulegają fermentacji w temperaturze pomiędzy 0º C i 70º C, bez dostępu powietrza - pod warunkiem występowania wilgotnego środowiska - i pod wpływem bakterii metanogennych (z rodzajów Methanococcus i Methanobacterium). Podczas tej fermentacji występujący w substratach węgiel ulega w czterech fazach rozkładowi na biogaz. Te cztery fazy określane są zasadniczo jako hydroliza (pierwsza faza), acydogeneza (druga faza), octanogeneza (trzecia faza) i metanogeneza (czwarta faza).

W przeciwieństwie do kompostowania, czyli do procesu rozpadu, w procesie fermentacji nie powstaje ciepło, a w zamian za to palny gaz metanowy. Ponadto powstają obojętny dwutlenek węgla, woda i gazy śladowe, jak na przykład siarkowodór, amoniak, azot pierwiastkowy, wodór i tlen.

Zasada fermentacji anaerobowej występuje w wielu miejscach. Zjawisko to zachodzi między innymi w mule dna morskiego, w rzekach i jeziorach, w bagnach i moczarach, w pozbawionych powietrza warstwach gleby, na składowiskach odpadów, w zbiornikach gnojowicy i szambach, przy uprawie ryżu itd. W zależności od miejsca powstawania mówi się więc o gazie bagiennym, gazie gnilnym, gazie kopalnianym, gazie wysypiskowym, lub też, w rolnictwie, o biogazie.

Gęstość biogazu wynosi 1,21 kg m3 przy przeciętnej zawartości metanu ok. 60 %, dwutlenku węgla ok. 35 % oraz gazów śladowych (O2, H2S, NH4 itd.).

Biogaz jako surogat gazu ziemnego

Metan w biogazie odpowiada z chemicznego punktu widzenia zasadniczo gazowi ziemnemu i jest głównym składnikiem energetycznym. Energetyczny uzysk z metra sześciennego biogazu przy 60-procentowej zawartości metanu wynosi ok. sześć kilowatogodzin. Tym samym średnia wartość opałowa metra sześciennego biogazu wynosi ok. 0,6 litra oleju opałowego. Przed zatłoczeniem do sieci gazowych biogaz poddawany jest uzdatnieniu, to znaczy oczyszczeniu z niepożądanych składników i "wzbogaceniu metanowemu".

Nawozy z produkcji biogazu

Pozostałości pofermentacyjne (nierozłożona biomasa oraz składniki mineralne) posiadają doskonałe właściwości nawozowe i mogą zostać wykorzystane w uprawie roli.