Sectorgerelateerde onderwerpen
In de geschiedenis van menselijk vernuft zijn veel uitvindingen en technologieën geïnspireerd op natuurlijk voorkomende verschijnselen. De snelste, meest efficiënte treinen ter wereld — de Shinkansen-treinen in Japan — bewegen met meer dan 300 kilometer per uur. Om de sonische knallen die een dergelijke snelheid veroorzaakt te elimineren, stroomlijnden ontwerpers de treinen om te lijken op de langwerpige snavel van de ijsvogel, aangezien die vogel vliegt en zwemt met zeer weinig opspattend water. Op vergelijkbare wijze gebruiken ontwerpers van windturbines uit de 21e eeuw walvisvinnen als model: de onhandige zoogdieren zijn desondanks de meest gracieuze zwemmers, springers en duikers in de zeeën vanwege de gekartelde aard van hun vinnen. De ontbinding van organisch materiaal gebeurt voortdurend in de natuur. Wanneer dood plantaardig en dierlijk materiaal, gevallen bladeren, achtergelaten grasmaaisel, dierlijke mest, voedselafval en rioolslib worden afgesloten van zuurstof — zoals bij een stortplaats of composthoop — ondergaan deze stoffen anaerobe vergisting. Afgebroken door bacteriële formaties, komt uit dit uiteengevallen materiaal methaangas (CH₄) en koolstofdioxide (CO₂) vrij. Wetenschappers, die de economische en ecologische waarde van het benutten van methaan voor energie erkenden, ontwikkelden machines om anaerobe vergisting na te bootsen en te versnellen. Deze worden soms biovergisters genoemd.
Anaerobe vergisting doorloopt vier fasen om tot methaan te komen. • HYDROLYSE — het organische materiaal bestaat uit polymeren, waarvan de chemische bindingen door de bacteriën worden afgebroken tot enkelvoudige suikers, aminozuren en vetzuren. • ACIDOGENESE — de bijproducten van hydrolyse worden verder afgebroken door fermentatieve bacteriën. De eindproducten van acidogenese zijn vluchtige vetzuren, ammoniak, CO₂ en waterstofsulfide. • ACETOGENESE — de verbindingen worden verder afgebroken om azijnzuur vrij te geven, evenals CO₂ en waterstof. • METHANOGENESE — de restanten van de voorgaande reacties worden omgezet in methaan, koolstofdioxide en water. Samen vormen ze wat bekend staat als biogas. Biogas wordt na productie vaak verwerkt om verontreinigingen en andere chemicaliën te verwijderen die de prestaties zouden belemmeren.
Een biovergister, of ecologische vergister, is een tank die geen zuurstof (O₂) toelaat. Het doet wat de natuur doet met mest, compost enzovoort, behalve dat die materialen — of substraten — onmiddellijke O₂-onthouding ondergaan, wat chemische reacties in de biovergister teweegbrengt. Eerst wordt het substraat ontvangen en verzameld, waarna het een voorbehandeling kan ondergaan om het proces soepeler te laten verlopen. Eenmaal veiliggesteld in de vergister zelf, doorloopt het organische materiaal de vier hierboven genoemde fasen. Wanneer de micro-organismen hun werk hebben gedaan, wordt het biogas gescheiden van het digestaat, d.w.z. de vaste stof die overblijft.
Omdat biogas enerzijds wordt gebruikt voor elektriciteitsopwekking en anderzijds voor voertuigbrandstof en verwarming, zijn er verschillende methoden voor de anaerobe productie ervan. • Overdekte anaerobe lagunevergisters — het organische materiaal bezinkt in een grote, afgesloten vijver bedekt met een flexibele overkapping. • Plug-flow vergisters — werken het beste wanneer het substraat, bijv. koeienmest, van roostervloeren wordt geschraapt, zoals in een melkveebedrijf. • Volledig gemengde vergisters — vaak een bovengrondse tank, afgesloten en verwarmd met een hydraulisch systeem voor gasmenging, geplaatst op een betonnen fundering. • Induced blanket reactors (IBR) — werken volgens het principe van slibvergisting. Er vormt zich een deken van sediment dat de bacteriën in stand houdt die nodig zijn voor anaerobe vergisting.
Anaerobe vergisting scheidt biogas van het substraat, waarbij iets achterblijft dat digestaat wordt genoemd. Dit kan meer vezelachtig zijn of meer op drijfmest lijken — zoals veel landbouwdigestaat. Meestal wordt dit als meststof, als bodemverbeteraar, met goede resultaten toegepast. Digestaat is ook een component van bepaalde kunststofcomposieten en strooisel voor vee. Ze hoeven niet groot te zijn — kleinschalige biovergistersystemen dienen huishoudens, restaurants en kleine boerderijen, wat aantoont dat de voordelen van anaerobe vergisting op elke schaal toegankelijk zijn.
Spreek een specialist
Vragen over biovergistersystemen voor slibverwerking?
