Valorificarea deșeurilor agricole prin producere de biogas

Valorificarea deseurilor agricole prin producer de biogas

Introducere

Primele explicatii stiintifice privitoare la geneza gazelor combustibile apar spre sfarsitul secolului al XVII-lea, perioada in care se naste atat chimia moderna cat si una din ramurile ei de baza - chimia gazelor. Volta este acela care a extras pentru prima data hidrocarbura metan din gazele colectate din mlastini.

Biomasa este termenul utilizat pentru toţi combustibilii solizi produşi pe cale regenerabila. Cel mai important produs este lemnul, utilizat de milenii pentru incalzire, dar care astazi are un pret mult mai ridicat decat al petrolului. Atunci cand este ars, lemnul degaja de asemeni CO2. In prezent, in China se efectueaza incercari de producere biomasa cu trestie (o cultura Agricola de viitor ce permite realizarea de produsi combustibili in combinatie cu turba si chiar cu reziduri plastice), din ulei de rapita (inlocuitor pentru motoarele Diesel) si din alcool de sfecla. Lemnul poate fi considerat ca rentabil, uleiul de rapita se apropie de rentabilitate considerand ca nu va fi supus taxeui pe carburanti si de supracost cand este subventionat la fel ca celelalte produse agricole nealimentare. Se impun eforturi de cercetare in aceasta directie promitatoare, fiind clar ca nu se va putea produce suficienta biomasa pentru a inlocui petrolul.

O alta definitie a biomesei ar putea fi urmatoarea: Biomsa este partea biodegradabila a produselor, deseurilor si reziduurilor din agricultura, inclusiv substanţele vegetale si animale, silvicultura si industriile conexe, precum si partea biodegradabila a deseurilor industriale si urbane.

Biomasa reprezinta resursa regenerabila cea mai abundenta de pe planeta. Aceasta include absolut toata materia organica produsa prin procesele metabolice ale organismelor vii. Biomasa este prima forma de energie utilizata de om, odata cu descoperirea focului. Energia inglobata in biomasa se elibereaza prin metode variate, care insa, in cele din urma, reprezinta procesul chimic de ardere (transformare chimica in prezenţa oxigenului molecular, proces prin excelenta exergonic).

Prin termenul de “biogaz”, acceptat pe plan international, se intelege produsul gazos, ce rezulta in cursul fermentarii anaerobe a materiilor organice de diferite proveniente.

Biogazul este un amestec de gaze.Principalele gaze care il compun sunt metanul si dioxidul de carbon, ambele in proportii variabile. In cantitati foarte mici sa mai gasesc in biogaz si hidrogen sulfurat, azot, oxid de carbon,oxigen.Valoarea energetica a biogazului este data de continutul de metan al acestuia

Biogazul

Agentii fermentarii anaerobe ai celulozei la temperaturi mezofile (20 - 45° ) au fost cercetati de Söhngen, Hoppe-Seyler si Omelanski. Ultimul a stabilit in 1899 ca la acest proces participa 2 specii de bacterii Printre produsii de fermentatie ai celulozei una dintre ele formeaza cantitati importante de metan - Bacillus cellulosae methanicus - iar cealalta, cantitati importante de hidrogen - Bacillus cellulosae hydrogenicus. Ulterior aceste specii au fost reunite sub denumirea comuna de Methanobacterium omelianski.

Biogazul

De îndata ce oamenii au constatat ca celuloza poate fi descompusa pana la metan de catre bacterii, au întrezarit posibilitatea obtinerii de energie in regim controlat din biomasa ( materiale vegetale si reziduale ). Pana la al II-lea razboi mondial fermentarea anaeroba controlata s-a extins, aproape in exclusivitate, in statiile de epurare ale oraselor mari din Europa si America. Producerea si folosirea biogazului a fost neglijata, majoritatea statiilor nefiind dotate cu sisteme de captare a acestuia.

Biogazul

Materia organica moarta înmagazineaza energie solara convertita in energie chimica, in componentele fotosintetizate de plantele din care a provenit. O cantitate apreciabila din energia solara, acumulata de plante, este stocata in celuloza. Celuloza este principala componenta a materiei organice din care rezulta metan prin bioconversie. Continutul in celuloza, raportat la substanta uscata, este de 35-50% in produsele secundare din agricultura. Cantitati mai mari de celuloza se gasesc in gunoaiele provenite de la animalele crescute pe asternut.

Biogazul

Alte surse de biomasa, care pot fi convertite in biogaz, sunt reprezentate de biomasele foarte hidratate. Intr-o clasificare a biomaselor, in raport cu problemele de energie, cercetatorii au inclus in grupa biomaselor foarte hidratate, plantele acvatice si algele. Acestea au un continut in apa in jur de 95%. Caracteristic pentru culturile energetice foarte hidratate este capacitatea extrem de mare de a-si multiplica biomasa, intr-un timp relativ scurt, ceea ce creeaza o disponibilitate de materie organica ce poate fi folosita in filiera de metanizare.

Biogazul

Dintre plantele acvatice, cea mai cunoscuta este zambila de apa (Eichhornia crassipes). Ea creste spontan in lacurile din tinuturile tropicale din Africa si America de Sud. Alte asemenea plante sunt: pistia, azola, iarba de mare, alga bruna si laminaria, care creste aproape 50 cm pe zi. In prezent exista 7 procedee principale de recuperare a energiei din reziduurile organice agricole : fermentarea anaeroba la temperatura mediului ambiant, fermentarea anaeroba la temperatura ridicate, descompunerea anaeroba termofila, distilarea destructiva, compostarea, incinerarea si transferul de caldura; dintre aceste procedee, fermentarea anaeroba prezinta potentialul cel mai ridicat de recuperare a energiei.