fermenter

Jak powstaje biogaz?

Biogaz powstaje w wyniku fermentacji. Jest to mikrobiologiczny rozkład substancji organicznych w wilgotnym środowisku i przy braku powietrza (środowisko beztlenowe). Zasada działania biogazowni opiera się na tym, że wywołany zostaje kontrolowany biologiczny proces rozkładu (fermentacja/fermentacja), który przekształca biomasę organiczną głównie w składniki: wodę, dwutlenek węgla i metan.

biogas

Z czego składa się biogaz?

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

Biogaz jako substytut gazu ziemnego

Metan w biogazie jest chemicznie równoważny z gazem ziemnym i jest głównym składnikiem nośnym energii. Korzyść energetyczna z metra sześciennego biogazu wynosi około sześciu kilowatogodzin przy 60-procentowej zawartości metanu. Średnia wartość opałowa metra sześciennego biogazu wynosi więc około 0,6 litra oleju opałowego. Przed wprowadzeniem do sieci publicznej biogaz jest uszlachetniany, tzn. oczyszczany z niepożądanych składników i „optymalizowany pod kątem metanu”.

Nawóz z produkcji biogazu

Pozostała po fermentacji masa pofermentacyjna (nierozłożona biomasa i minerały) ma doskonałe właściwości nawozowe i może być następnie wykorzystana w rolnictwie ornym.

Proces produkcji biogazu w szczegółach

W temperaturze od 0 ºC do 70 ºC substancje organiczne fermentują przy braku powietrza – zakładając wilgotne środowisko – i pod wpływem bakterii metanowych (gatunki Methanococcus i Methanobacterium). Podczas fermentacji węgiel obecny w substratach jest rozkładany na biogaz w czterech fazach. Te cztery fazy dzielą się zasadniczo na hydrolizę (pierwsza faza), zakwaszenie (druga faza), tworzenie kwasu octowego (trzecia faza) i tworzenie metanu (czwarta faza).

W przeciwieństwie do kompostowania, które jest procesem gnilnym, podczas fermentacji nie jest wytwarzane ciepło, ale powstaje palny gaz metanowy. Ponadto powstaje neutralny dwutlenek węgla, woda i gazy śladowe, takie jak siarkowodór, amoniak, azot pierwiastkowy, wodór i tlen.

Zasada fermentacji beztlenowej jest szeroko stosowana. Występuje m.in. w mule morskim, w rzekach i jeziorach, na bagnach i torfowiskach, w nienawodnionych warstwach gleby, na wysypiskach śmieci, w gnojowiskach i szambach, w uprawach ryżu itd. W zależności od miejsca występowania mówi się więc o gazie wysypiskowym, gazie fermentacyjnym, gazie ściekowym, gazie kopalnianym, gazie wysypiskowym lub w sektorze rolniczym o biogazie.

Gęstość biogazu wynosi 1,21 kg/m³ przy średniej zawartości metanu ok. 60 %, dwutlenku węgla ok. 35 %, a także gazów śladowych (O2, H2S, NH4 itp.).