Wytwarzanie energii z biogazu

Od 1752 roku, kiedy Ben Franklin wypuścił latawiec podczas burzy, elektryczność napędza większość najważniejszych innowacji przemysłowych i technologicznych powszechnie używanych dzisiaj. W konsekwencji, im szerzej rozprzestrzeniały się zastosowania elektryczności, tym intensywniejsze stawały się poszukiwania – i eksploatacja – zasobów naturalnych do zasilania jej wytwarzania. Stulecie tego ekspansywnego wysiłku odbiło się jednak na zdrowiu globalnej atmosfery: spalanie paliw kopalnych spowodowało masowe uwalnianie dwutlenku węgla, który może destrukcyjnie wpływać na nasz klimat. Obiecującym rozwiązaniem tego niepokojącego zjawiska jest większy nacisk na wytwarzanie energii z biogazu.

Zużycie energii w USA i na świecie

W ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat globalne zużycie energii elektrycznej wzrosło ponad trzykrotnie, według statystyk opracowanych przez Bank Światowy. W Stanach Zjednoczonych Teksas przoduje pod względem produkcji netto: 483 201 031 kilowatogodzin w 2019 roku, według U.S. Energy Information Administration. Wraz z pojawieniem się samochodów elektrycznych i innych technologii zasilanych bateriami, zapotrzebowanie na energię elektryczną prawdopodobnie jeszcze wzrośnie. Obecnie zdecydowana większość energii elektrycznej produkowanej w Stanach Zjednoczonych pochodzi z paliw kopalnych. Z 17 procent energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych, hydroelektryka i energia wiatrowa produkują jej lwią część.

Czym różni się biogaz

W rozumieniu wytwarzania energii z biogazu ważne jest rozróżnienie między biogazem a biomasą. Oba pochodzą z materii organicznej — zrębków drzewnych, upraw, roślinności, kompostu i odpadów. Podczas gdy biomasa wytwarza energię poprzez bezpośrednie spalanie takich materiałów, proces produkcji gazu z biogazu jest wieloetapowy i bardziej stopniowy. Gdy materia organiczna jest pozbawiona tlenu, podlega fermentacji beztlenowej. Dzieje się tak, gdy bardzo specyficzne bakterie zaczynają rozkładać związki chemiczne i tworzyć nowe. W kolejnych reakcjach chemicznych powstają gazy końcowe: dwutlenek węgla (CO₂) i metan (CH₄). Powstały CH₄ jest — po oczyszczeniu i przetworzeniu — składnikiem palnym.

Pozyskiwanie energii elektrycznej z biogazu

Energię elektryczną z biogazu można wytwarzać w bardzo podobny sposób, jak z gazu ziemnego. Silnik spalinowy spala go jako paliwo, wytwarzając energię mechaniczną. W oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej, ruch mechaniczny jest przekształcany w energię elektryczną, gdy pole magnetyczne jest tworzone poprzez interakcję ruchomych i stacjonarnych elementów. Chociaż biogaz jest zużywany jak paliwo kopalne, nie uwalnia się nowy CO₂. Dzieje się tak, ponieważ emituje on tylko ten CO₂, który zostałby uwolniony przez materię organiczną, gdyby pozostawiono ją do samodzielnego rozkładu. Ponadto, pozostały poferment, czyli resztkowa materia na końcu procesu wytwarzania biogazu, jest poszukiwanym, bogatym i pożywnym nawozem do upraw rolnych. Nie trzeba dodawać, że te zalety promują biogaz jako doskonały sposób na wytwarzanie energii elektrycznej przy jednoczesnym zachowaniu środowiska.