Industry related topics
Według Amerykańskiej Agencji Informacji Energetycznej (EIA), przewiduje się, że zużycie energii będzie rosło wolniej w ciągu najbliższych trzech dekad niż w latach ubiegłych. EIA przypisuje to spowolnienie efektywności energetycznej. Tymczasem coraz więcej energii elektrycznej jest wytwarzane ze źródeł odnawialnych. To dobra wiadomość dla tych, którzy troszczą się o niezależność energetyczną i wpływ spalania paliw kopalnych na środowisko. Chociaż panele słoneczne i turbiny wiatrowe cieszą się największym zainteresowaniem mediów, kiedy tylko pojawia się temat zużycia energii, niedocenionymi bohaterami energii odnawialnej są biomasa i biogaz. Nie tylko mogą być wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej, ale także usprawniają czasem frustrujący proces zarządzania odpadami.
Rozkładając słowo, biomasa to materiał pochodzący od organizmów żywych – lub niegdyś żywych. Zawiera zakumulowaną energię chemiczną ze słońca. Obejmuje to różnorodne formy materii: drewno opałowe, zrębki drewna, drewno konstrukcyjne i trociny; uprawy rolne, dzikie rośliny, algi i ścinki trawy; odpady stałe, takie jak papier, tkaniny i wyrzucone produkty uboczne żywności; a także obornik i ścieki. Wszystko, co wywodzi się z żywej flory lub fauny, może być zaliczone do biomasy. W rzeczywistości nie jest to wcale nowe źródło odnawialne. Przed rewolucją przemysłową było to główne źródło paliwa do ogrzewania i gotowania. Dziś jednak efektywna konwersja biomasy na biogaz umożliwia znaczną produkcję energii elektrycznej.
W odpowiednich warunkach biomasa służy jako fabryka biogazu. Oczywiście, resztki jedzenia w koszu na śmieci w kuchni nie wytworzą użytecznego biogazu. Jeśli jednak pozbawisz te resztki tlenu, tak jak na składowisku, stworzysz warunki dla aktywności biochemicznej, która uwalnia gaz z biomasy. Dlatego technicy szamb i pracownicy kanalizacji muszą nosić sprzęt ochronny do wykonywania niektórych zadań — emitowany surowy gaz może być niebezpieczny dla ich zdrowia. Co dzieje się podczas konwersji biomasy na biogaz? Zachodzi szereg reakcji; ta sekwencja nazywana jest fermentacją beztlenową.
Fermentacja beztlenowa zaczyna się od samej biomasy. Niektóre formy są bardziej „strawne”, tj. łatwiej jest z nich pozyskać biogaz, niż inne. Jest to podobne do trawienia u ludzi, gdzie wysoko włókniste produkty spożywcze – takie jak surowe warzywa – dłużej uwalniają składniki odżywcze do komórek. Niezależnie od wyzwań związanych z przetwarzaniem, biomasa jest często nazywana substratem. Pierwszym krokiem jest umieszczenie substratu w środowisku beztlenowym. Tylko w braku tlenu może nastąpić niezbędny rozkład. Niektóre substraty są wstępnie przetwarzane, aby uczynić je bardziej strawnymi. Podobnie jak na dnie kompostownika lub w głębi składowiska, w skonstruowanym digesterze bakterie zaczynają rozkładać materię organiczną, przekształcając składniki w różne związki i pierwiastki. Ostatecznie produkcja biogazu z odpadów jest osiągana, gdy w tych reakcjach uwalniane są metan (CH4) i dwutlenek węgla (CO2).
Najczęściej energia z biomasy i biogazu jest wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej. Energia ta może zasilać konkretną instalację, np. gospodarstwo rolne, lub mieć zastosowania regionalne, np. do użytku przez przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. W większości przypadków biogaz zasila silnik spalinowy, który z kolei wytwarza energię mechaniczną napędzającą generatory elektryczne. Czasami biogaz trafia bezpośrednio z fermentora do nagrzewnic i kotłów, które w innym przypadku wymagałyby propanu. Alternatywnie, jest on dalej rafinowany do zastosowań transportowych przez lokalne przedsiębiorstwa gazownicze. Pozostały po fermentacji poferment jest cennym nawozem i może służyć do innych zastosowań rolniczych i przemysłowych.
Jak zauważono, fermentacja beztlenowa może występować w naturze. Jednak ludzkość znalazła sposoby na wykorzystanie biogazu, który produkuje. Fermentory różnią się w zależności od objętości substratu i celu produkcji metanu z biomasy. Pokryte lagunowe fermentory beztlenowe są uszczelnione elastycznym pokryciem i pompują biogaz bezpośrednio do urządzenia spalającego. Przepływowe fermentory tłokowe (plug flow digesters) są powszechne w gospodarstwach mlecznych, budowane pod powierzchnią ziemi. Fermentory z pełnym mieszaniem (complete mix digesters) to często naziemne zbiorniki używane do oczyszczania ścieków i jako fermentory do osadów ściekowych.
Talk to a specialist
Pytania dotyczące systemów przetwarzania biomasy na biogaz dla Twojej instalacji?
