Biogaz: czym jest i jak przekształca się w energię

Biogaz jest postrzegany jako alternatywa dla wytwarzania energii elektrycznej zamiast gazu ziemnego

Biogaz

Obraz Jan Nijman z Pixabay

Biogaz to gaz powstający w wyniku rozkładu materii organicznej (odpadów organicznych) przez bakterie. Podczas wytwarzania energii biogazu energia chemiczna gazu jest przekształcana w energię mechaniczną w kontrolowanym procesie spalania. Ta energia mechaniczna aktywuje generator, który wytwarza energię elektryczną. Biogaz można również wykorzystać w kotłach poprzez spalanie bezpośrednie w celu uzyskania energii w kogeneracji.

Istnieją trzy sposoby wykorzystania biomasy jako źródła energii. Pierwsza to spalanie bezpośrednie, druga to zgazowanie, a trzecia reprodukcja naturalnego procesu, w którym działanie mikroorganizmów w środowisku beztlenowym powoduje rozkład materii organicznej, a tym samym emisję biogazu. Odkryty w XVII wieku biogaz zaczął być uznawany za źródło energii od prezentacji dokonanej przez Louisa Pasteura w XIX wieku, w której pokazano, jak powstaje biogaz z mieszaniny obornika i wody.

Pod koniec XIX wieku biogaz zaczął być zbierany w oczyszczalniach ścieków w Anglii, a od lat czterdziestych XX wieku zaczął być wykorzystywany z odchodów zwierzęcych w elektrowniach w Indiach. Od tego czasu proces beztlenowy ewoluował i rozszerzał się w celu przetwarzania odpadów rolniczych i przemysłowych.

Zgazowanie składa się z reakcji termochemicznych z udziałem paliwa stałego w obecności powietrza lub tlenu (w minimalnej ilości do spalania) i pary wodnej (tworzącej gazy) do wykorzystania jako energia cieplna lub elektryczna do syntezy chemikaliów oraz do produkcji paliw płynnych. Fermentacja beztlenowa występuje naturalnie w wielu ekosystemach, takich jak osady wodne w jeziorach słodkowodnych lub słonowodnych.

Reaktory beztlenowe, które przypominają biogazownię, dążą do odtworzenia warunków naturalnych poprzez tworzenie sztucznych ekosystemów poprzez stawy reaktorów beztlenowych, a ich początkowe wykorzystanie to przetwarzanie odpadów półstałych, takich jak odchody zwierzęce, odpady domowe i osady z Oczyszczanie ścieków. Zazwyczaj biogaz składa się w 60% z metanu, w 35% z dwutlenku węgla iw 5% z mieszaniny wodoru, azotu, amoniaku, siarkowodoru, tlenku węgla, amin i tlenu.

Wykorzystanie biogazu ze składowisk

Ostateczna utylizacja odpadów stałych jest jednym z głównych problemów środowiskowych w ośrodkach miejskich, których administracja ostatecznie korzysta ze składowisk. Składowanie odpadów prowadzi do produkcji biogazu. Rozkład stężeń tych gazów zmienia się w zależności od składowiska oraz składu, wieku i wilgotności odpadów.

Wytwarzanie biogazu na wysypiskach zwykle rozpoczyna się po pierwszych trzech miesiącach od usunięcia i może trwać przez okres 30 lat lub dłużej. Ponieważ biogaz zawiera wysokie stężenie metanu, przy obliczaniu gazów cieplarnianych należy wziąć pod uwagę biogaz. Według raportu Międzyrządowego Zespołu ds.Zmian Klimatu (IPCC), emisje metanu ze składowisk wahają się od 20 teragramów rocznie (Tg / rok) do 70 Tg / rok, co wskazuje, że składowiska są odpowiedzialne za produkcję 6 % do 20% całkowitych emisji metanu rocznie na całym świecie.

Wykorzystanie biogazu można osiągnąć poprzez instalację drenów, które docierają do wszystkich warstw odpadów. Hydroizolacja podłoża i pokrywy wysypiska jest środkiem, który przyczynia się zarówno do współdziałania w procesie degradacji materii organicznej, zwiększania produkcji biogazu, jak i do zapobiegania skażeniu gleby i wód gruntowych na miejscu.

System ekstrakcji kieruje gazy ze składowiska (biogaz) do systemu zbierania, kierując je do układu oczyszczania, na który składa się zespół dmuchaw i filtrów, dzięki czemu krople kondensatu i cząstek stałych oddalony. Następnie gaz jest przesyłany do płonącej pochodni.

Wykorzystanie biogazu z oczyszczania ścieków

Ścieki pochodzące z sieci odbiorczej transportowane są do przepompowni, gdzie zatrzymywane są większe cząstki, a następnie trafiają do Oczyszczalni Ścieków (ETE). Pozostałości stałe trafiają na sanitarne wysypisko, a ciecz trafia do reaktora, w którym następuje proces trawienia materii organicznej przez obecne tam bakterie, a stamtąd przechodzi do etapu oczyszczania końcowego. Gaz wytwarzany przez bakterie może zostać spalony i przekształcony w dwutlenek węgla lub może być ponownie wykorzystany w postaci biogazu.

Biogestery domowe

Konwencjonalne biofermentatory dzieli się na okresowe i ciągłe. Partie, zwane również partiami, są dostarczane tylko raz i trzymane zamknięte przez okres czasu, w którym materia organiczna będzie podlegać fermentacji. Ciągłe biofermentatory to takie, które wymagają okresowego dostarczania materii organicznej (zwykle codziennie). Oba modele pozwalają na wytwarzanie energii z biogazu.

Model indyjski

Składa się z ruchomej kopuły wykonanej z żelaza lub włókna szklanego, w której przechowywany jest gaz, gdy materia organiczna ulega fermentacji. To magazynowanie i ciągła produkcja biogazu pozwalają na nieprzerwane użytkowanie. Istnienie centralnej ściany, która dzieli zbiornik fermentacyjny na dwie komory, pomaga w oddzieleniu już sfermentowanej biomasy w celu późniejszej utylizacji.

Model chiński

Składa się z cylindrycznej, murowanej komory z kopułą i nieprzepuszczalnym dachem, przeznaczonej do magazynowania biogazu. Ten reaktor działa w oparciu o różnice ciśnień wewnątrz. Tak więc, gdy ciśnienie wzrasta, biomasa jest przenoszona z komory fermentacyjnej do skrzyni wylotowej - a gdy następuje dekompresja, następuje ruch odwrotny.

Recolast mieszkaniowy biodegradowalny

Może być stosowany zarówno na posesjach wiejskich, jak iw rezydencjach miejskich. Jest kompaktowy, wydajny i tani. Domowy biofermentator może być zaopatrywany w resztki jedzenia, trawę, odchody zwierząt domowych, kurczaki, świnie i ogólnie biomasę. Ma zdolność produkowania odpowiednika kanistra gazu kuchennego i 20 litrów bionawozu do nawożenia ogrodów, a ponadto ma działanie owadobójcze. Zobacz więcej szczegółów wyposażenia i sprawdź ceny w sklepie eCycle .

HomeBiogaz mieszkalny biodegradowalny

HomeBiogas to biogazownia mieszkaniowa, która promuje wykorzystanie zasobów. Ten rodzaj produktu sprzyja przekształcaniu odpadów organicznych w gaz do gotowania i naturalny organiczny nawóz biologiczny poprzez beztlenowy proces biodegradacji. W systemie można umieszczać muszle, kości, resztki jedzenia, odchody zwierzęce, a także odchody zwierząt. Wszystkie te materiały służą jako surowiec do produkcji biogazu. Zobacz więcej szczegółów wyposażenia i sprawdź ceny w sklepie eCycle .

Zalety wytwarzania energii

Biogaz stanowi alternatywę dla wytwarzania energii w celu zaopatrywania odizolowanych społeczności, które mogą wykorzystywać odpady wytwarzane w rolnictwie i hodowli do zaspokojenia swojego zapotrzebowania na energię. Ponadto wykorzystanie energii biogazu ze składowisk i oczyszczania ścieków stanowi bardziej zrównoważone i inteligentne miejsce dla odpadów. Wykorzystanie biogazu do wytwarzania energii zapobiega również uwalnianiu metanu z rozkładu materii organicznej do atmosfery, gdy jest on przekształcany w wodę i dwutlenek węgla w procesie spalania. W ten sposób energia z biogazu jest prezentowana jako alternatywa, która nie generuje tak wielu skutków społeczno-środowiskowych jak gaz ziemny.