Biogas: šta je to i kako se pretvara u energiju

Biogas se smatra alternativom za proizvodnju električne energije koja bi zamenila prirodni gas

Biogas

Slika Jan Nijman od Pixabay-a

Biogas je gas proizveden razgradnjom organske materije (organskog otpada) od strane bakterija. U proizvodnji energije iz biogasa, hemijska energija gasa se pretvara u mehaničku energiju kroz kontrolisani proces sagorevanja. Ova mehanička energija aktivira generator koji proizvodi električnu energiju. Biogas se takođe može koristiti u kotlovima direktnim sagorevanjem za kogeneraciju energije.

Postoje tri puta za korišćenje biomase kao izvora energije. Prvi je direktnim sagorevanjem, drugi je gasifikacija i treći se odnosi na reprodukciju prirodnog procesa u kome delovanje mikroorganizama u anaerobnoj sredini dovodi do razgradnje organske materije i, posledično, emituje biogas. Otkriven u 17. veku, biogas se smatra izvorom energije nakon prezentacije koju je napravio Luj Paster u 19. veku, u kojoj je proizvodnja biogasa demonstrirana kroz mešavinu stajnjaka i vode.

Krajem 19. veka biogas je počeo da se sakuplja u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda u Engleskoj, a 1940-ih je počeo da se koristi iz životinjskog stajnjaka u postrojenjima za proizvodnju električne energije u Indiji. Od tada, anaerobni proces je evoluirao i proširio se na tretman poljoprivrednog i industrijskog otpada.

Gasifikacija se sastoji od termohemijskih reakcija koje uključuju čvrsto gorivo u prisustvu vazduha ili kiseonika (u minimalnoj količini za sagorevanje) i vodene pare (koje formiraju gasove) koje se koriste kao toplotna ili električna energija, za sintezu hemijskih proizvoda i za proizvodnju tečnih goriva. Anaerobna digestija se prirodno javlja u mnogim ekosistemima, kao što su vodeni sedimenti slatkovodnih i slanih jezera.

Anaerobni reaktori, koji su poput postrojenja za biogas, nastoje da reprodukuju prirodne uslove stvaranjem veštačkih ekosistema kroz anaerobne reaktorske bazene, a njihova početna upotreba je tretman polučvrstog otpada, kao što su životinjski stajnjak, otpad iz domaćinstva i mulj od tretmana otpadnih voda. Biogas se obično sastoji od 60% metana, 35% ugljen-dioksida i 5% mešavine vodonika, azota, amonijaka, vodonik-sulfida, ugljen-monoksida, amina i kiseonika.

Korišćenje biogasa sa deponija

Konačno odlaganje čvrstog otpada jedan je od glavnih ekoloških problema u urbanim centrima, čije uprave na kraju pribegavaju sanitarnim deponijama. Odlaganje otpada dovodi do proizvodnje biogasa. Raspodela koncentracije ovih gasova varira u zavisnosti od deponije i prema sastavu, starosti i vlažnosti otpada.

Proizvodnja TNG-a na deponijama obično počinje u prva tri meseca nakon odlaganja i može se nastaviti u periodu od 30 godina ili više. Pošto sadrži visoku koncentraciju metana, biogas se mora uzeti u obzir pri proračunu gasova staklene bašte. Prema izveštaju Međuvladinog panela za klimatske promene (IPCC), emisije metana sa deponija variraju između 20 teragrama godišnje (Tg/god) i 70 Tg/godišnje, što ukazuje da su deponije odgovorne za proizvodnju od 6% do 20% ukupne emisije metana godišnje širom sveta.

Korišćenje biogasa može se vršiti postavljanjem odvoda koji dospevaju u sve slojeve otpada. Hidroizolacija osnove i krova deponije je mera koja doprinosi kako u saradnji sa procesom degradacije organske materije, povećanju proizvodnje biogasa, tako i sprečavanju kontaminacije zemljišta i podzemnih voda na lokaciji.

Sistem za ekstrakciju usmerava gasove sa deponije (biogas) u sistem za sakupljanje, odvodeći ih u sistem za tretman, koji se sastoji od seta duvaljki i filtera tako da se kapljice kondenzata i čestice uklanjaju. Zatim se gas šalje u baklju koja se odvija u baklji.

Korišćenje biogasa iz tretmana otpadnih voda

Kanalizacija koja dolazi iz sabirne mreže transportuje se do pumpne stanice, gde se zadržavaju krupnije čestice, a zatim se šalje u stanicu za tretman otpadnih voda (ETE). Čvrsti otpad se šalje na sanitarnu deponiju, dok se tečnost šalje u reaktor gde se odvija proces varenja organske materije od strane prisutnih bakterija i odatle ide na korak naknadnog tretmana. Gas proizveden delovanjem bakterija može se spaliti i transformisati u ugljen-dioksid ili se može ponovo koristiti u obliku biogasa.

Domaći biodigesteri

Konvencionalni biodigestori se dele na serijske i kontinuirane. Šarže, poznate i kao šarže, pune se samo jednom i drže zatvorene tokom perioda tokom kojeg će organska materija biti podvrgnuta fermentaciji. S druge strane, kontinuirani biodigestori su oni koji zahtevaju periodično snabdevanje organskom materijom (obično dnevno). Oba modela omogućavaju proizvodnju energije putem biogasa.

indijski model

Sastoji se od pokretne kupole napravljene od gvožđa ili stakloplastike, u kojoj se gas skladišti dok se organska materija podvrgava fermentaciji. Ovo skladište i neprestana proizvodnja biogasa omogućavaju neprekidnu upotrebu. Postojanje centralnog zida, koji deli rezervoar za fermentaciju u dve komore, pomaže da se odvoji već fermentisana biomasa za buduće odlaganje.

kineski model

Sastoji se od cilindrične zidane komore sa zasvođenim i vodootpornim krovom, namenjene za skladištenje biogasa. Ovaj reaktor radi na osnovu razlika u pritisku unutra. Dakle, kada dođe do povećanja pritiska, biomasa se premešta iz fermentacione komore u izlaznu kutiju - a kada dođe do dekompresije, dolazi do obrnutog kretanja.

Recolast Residential Biodigester

Može se koristiti i na seoskim imanjima i u gradskim rezidencijama. Kompaktan je, efikasan i isplativ. Stambeni biodigester se može snabdevati otpadom od hrane, travom, fekalijama domaćih životinja, piletinom, svinjama i biomasom uopšte. Ima kapacitet da proizvede ekvivalent kanister gasa za kuvanje i 20 litara biođubriva za đubrenje povrtnjaka, pored toga što ima insekticidno dejstvo. Pogledajte više detalja o opremi i pogledajte cene na eCycle prodavnica.

HomeBiogas Residential Biodigester

HomeBiogas je rezidencijalni biodigester koji promoviše korišćenje resursa. Ova vrsta proizvoda promoviše transformaciju organskog otpada u gas za kuvanje i prirodno organsko biođubrivo, kroz proces anaerobne biodigestije. Unutar sistema moguće je postaviti koru, kosti, otpad od hrane, životinjski stajnjak, kao i izmet kućnih ljubimaca. Svi ovi materijali služe kao sirovina za proizvodnju biogasa. Pogledajte više detalja o opremi i pogledajte cene na eCycle prodavnica.

Prednosti proizvodnje električne energije

Biogas predstavlja alternativu za proizvodnju energije za snabdevanje izolovanih zajednica, koje mogu da iskoriste otpad koji nastaje u poljoprivredi i stočarstvu da zadovolje svoje energetske potrebe. Pored toga, korišćenje energije biogasa sa deponija i tretmana otpadnih voda predstavlja održiviju i inteligentniju destinaciju za otpad. Korišćenje biogasa za generisanje energije takođe sprečava da se metan iz raspadanja organske materije oslobodi u atmosferu tako što se procesom sagorevanja pretvara u vodu i ugljen-dioksid. Tako se energija iz biogasa predstavlja kao alternativa koja ne generiše toliko društvenih i ekoloških uticaja kao prirodni gas.