Technologia Biogazu

Cykl życia to temat interesujący zarówno dla naukowców, etyków, jak i badaczy religii. Szczególne zainteresowanie budzi moment zakończenia życia. Co dzieje się ze szczątkami? Skamieniałe szczątki zwierzęce i roślinne – po tysiącleciach – dostarczają nam paliw kopalnych, których używamy dzisiaj. Nie musimy jednak czekać tak długo, aby czerpać energię z rozkładającej się materii organicznej. Jednym ze sposobów na przyspieszenie tego procesu jest fermentacja beztlenowa. Chociaż proces ten nie zapewni natychmiastowej ropy naftowej, to jednak uwalnia biogaz, użyteczne i sprawdzone odnawialne źródło energii, znacznie bardziej przyjazne dla środowiska.

Jak fermentacja beztlenowa wytwarza biogaz?

Za każdym razem, gdy materia organiczna, taka jak obornik i odchody dzikich zwierząt; ścieki i woda odpadowa; skoszona trawa, opadłe liście i resztki kuchenne, zostaje pozbawiona tlenu, aktywują się określone procesy chemiczne. Biomasa – czyli całkowita ilość danej materii organicznej – składa się z dużych polimerów organicznych. Pierwszym etapem fermentacji beztlenowej jest rozkład tych łańcuchów molekularnych na mniejsze składniki. Przez cztery etapy bakterie rozkładają związki organiczne, które z kolei uwalniają inne związki i pierwiastki. Zakończeniem sekwencji zdarzeń jest wydzielenie biogazu – kombinacji metanu (CH₄), dwutlenku węgla (CO₂) i innych gazów. Metan jest kluczowym związkiem pod względem produkcji energii.

Do czego służy biogaz?

Krótko mówiąc, biogaz może zrobić niemal wszystko, co gaz ziemny: może zostać przekształcony w energię elektryczną, zasilając domy, społeczności lub infrastrukturę. Alternatywnie, zasila pojazdy i ciężkie maszyny, które są przystosowane do jego odbioru. W krajach rozwiniętych i rozwijających się jest również stosowany jako paliwo do gotowania. W rzeczywistości, odpady organiczne stanowią wyzwanie dla zdrowia osobistego i publicznego dla wielu ludzi żyjących w mniej zamożnych krajach. Fermentacja beztlenowa nie tylko tworzy potencjał energetyczny, ale także wytwarza poferment (tj. to, co pozostaje po fermentacji), który jest odżywczym i praktycznym nawozem.

Jakie urządzenia wspomagają fermentację beztlenową?

Niezależnie od skali, technologia biogazu posiada cztery podstawowe jednostki: zasobnik surowca, który przyjmuje substrat biomasy, z którego pozyskiwany jest metan; zbiornik fermentacyjny (beztlenowa komora, w której zachodzą biochemiczne procesy fermentacji); jednostkę odzysku biogazu, gdzie CH₄, CO₂ itp. są zbierane do użytku lub dalszego przetwarzania; oraz wymienniki ciepła, które regulują temperaturę w celu optymalizacji procesu fermentacji. Samodzielne bioreaktory obsługują społeczności lub zakłady przetwórcze. Bioreaktory rolnicze przetwarzają obornik zwierzęcy od bydła, świń i drobiu. Oczyszczalnie ścieków wykorzystują fermentację beztlenową, a wiele z nich sprzedaje nadwyżkę energii elektrycznej z powrotem do sieci.

Jakie są najnowsze innowacje w produkcji biogazu?

Przez większą część historii pozyskiwania biogazu, substrat był utrzymywany w stosunkowo jednorodnej formie w celu uzyskania jak największej ilości biogazu o najlepszej jakości. Jednak nowa technologia biogazu obiecuje większą wydajność biogazu przy użyciu dwóch lub więcej surowców. Nazywa się to również „kofermentacją”. Naukowcy odkrywają, że niektóre substraty, używane w tandemie, działają synergicznie, co przekłada się na lepsze wyniki produkcji. Dodatkowe badania dotyczą prędkości rozkładu i przepływu substratów. Badania nad wstępną obróbką biomasy przed fermentacją sugerują, że jest to wykonalne. Procedury mechaniczne, termiczne, ultradźwiękowe i mikrofalowe są testowane w celu ustalenia, czy możliwe jest pewne rozdrobnienie przed dotarciem surowca do zbiornika fermentacyjnego.