Biogáz, mint alternatív energiaforrás

A hasznosítás nélkül veszélyes hulladékként kezelendő anyagokból a mikrobiológiai közösségek megújuló energiát (biogáz, hő) és műtrágyát kiváltó, értékes biohumuszt állítanak elő. A biogáz szerves anyagok anaerob erjedése során képződő, a földgázhoz hasonló légnemű energiahordozó. Biogáz előállítására elsősorban az élelmiszergazdaságban vagy a kommunális területen keletkező szerves anyagok alkalmasak. A biogáz termelés során a biomasszában tárolt kémiai energia nyerhető ki metán formájában. A fontosabb biogáz alapanyagok az állati trágyák, a szántóföldi növények (pl. silókukorica, kalászosok, cukorrépa, répalevél stb.) és különböző élelmiszeripari termékek (melasz, törkölyök, kommunális hulladékok, szennyvíziszap, zöldkaszálék).

A biogáz-termelés többféle mikroorganizmus hatékony együttműködése során jöhet csak létre. A baktériumok megfelelő táplálásához a kedvező metánképződéshez optimalizálni kell az alapanyagok összetételét. A legfontosabb összetevők az állati hígtrágyák, a gáztermelésük azonban alacsony (30-70 m³/t), a belőlük keletkezett biogáz metántartalma viszont viszonylag magas, 60-70%. Magas gázkihozatalt biztosítanak a növényi eredetű (kukorica, cukorcirok, teljes gabonanövény, cukorrépa) komponensek (170-200 m³/t), a metántartalom pedig 53-55%.

Ugyancsak magas gázképződés érhető el különböző élelmiszeripari törkölyökből és vágóhídi zsíros melléktermékekből (250-300 m3/t), amelyeknek a metántartalma is kedvező 65-75 %. A kommunális szennyvíziszapok rothasztásos kezelésére is jól alkalmazhatók a nedves fermentációs eljárások, amelyek az ártalmatlanítás mellett biogáz előállítására is alkalmasak. A biogáz átlagos fűtőértéke 6 kWh/m? (21,6 MJ/m?), 1 m? biogáz 0,6 liter fűtőolajat képes helyettesíteni, és az összetétele viszonylag állandó.

A technológiák fontos része

Az előkészítő fázis, amikor az alapanyagokat aprítani és homogenizálni kell, amely a baktériumok hozzáférhetőségét segíti elő. Az egyenletes gázfejlődéshez és a jó gázkinyeréshez gondoskodni kell az alapanyagok folyamatos (mechanikus vagy hidraulikus) keveréséről is. Az alapanyagok tárolását és elhelyezését is meg kell oldani a folyamatos üzem érdekében.

A települési szilárd hulladéklerakókban, depóniákban a tapasztalatok azt mutatják, hogy 6-7 hónap elteltével már megindul a gázképződés folyamata, amely 6-7 év után éri el a tetőpontját, majd fokozatosan csökken, és 15-20 év múlva már nem gazdaságos a kitermelése. A kommunális hulladékok 40-50 %-a szervesanyag, amely a deponálás során, anaerob módon biológiailag lebomlik, és gáz fejlődik. A hulladék lerakók depóniagáz termelése jelentősen elmarad a biogáz fermentorokétól. Kedvező esetben is egy tonna hulladékból 7-12 m3 gáz keletkezik.

A depóniagáz kinyeréséhez pontosan meg kell tervezni a lerakókat. Célszerű 6-8 magasságú feltöltéseket végezni és azonnal takarni, ill. szigetelni kell azokat. A vízszintes perforált gázgyűjtő vezetékeket be kell ágyazni a lerakóba. A depónia gáz kivételére szektorosan gázkitermelő kutakat kell létesíteni.

A depóniagázt a keletkezés helyén vagy annak közelében általában hőtermelésre hasznosítják. Fűtőértéke általában 14-17 MJ/m3 között alakul. Amennyiben a depóniagáz metántartalma 50-65 % között van, abban az esetben jól használható gázégőkben önállóan vagy földgázzal keverve.

forrás: Obekk

A biogáz legegyszerűbb és legolcsóbb hasznosítási módja biogáz égetésére alkalmas kazánban meleg víz előállítás. A biogáz üzemű kazánokat el lehet látni olyan égőfejekkel is, melyek alkalmasak egyéb folyékony vagy légnemű energiahordozók elégetésére (fűtőolaj, földgáz, PB gáz). A biogáz üzemű kapcsolt energiatermelés, melynek felépítése azonos a földgáz üzemű berendezésekkel, a gázmotor nagyságától függően a biogáz energiatartalmának 25-42%-át képes villamos energiává alakítani, míg termikus hatásfoka 40%-körül alakul.

A biogáz szerves anyagok mikrobák által anaerob körülmények között történő lebontása során képződő gázelegy. Körülbelül 45-70% metánt, 30-55% széndioxidot, valamint nitrogént, hidrogént, kénhidrogént, ammóniát és egyéb maradványgázokat tartalmaz.

Számos technológia létezik, melynek segítségével a biogázban található szén-dioxidot és egyéb olyan gázokat le lehet választani, melyek eltávolítása után a földgáz minőségével egyező ún. biometánt kapunk. A biometán, amennyiben megfelel az MSZ 1648-ban közölt földgáz minőségi paramétereknek, a földgáz hálózatba betáplálható. Lényegesen magasabb összhatásfok érhető el boometán-üzemű törpeaggregát és bojler összeépítésével (a víz melegítése és a motorblokk hűtése azonos folyamatok), amely használati meleg víz mellett elektromos áramot is termel.