Instalații de Biogaz

CUM SE PRODUCE BIOGAZUL?

O instalaţie de producerea biogazului este compusă dintr-un sistem de alimentare cu substraturi şi un recipient de fermentare. În continuare este anexată o staţie de tratare a biogazului şi un bazin de depozitare temporară a grosierului.

Din ce fel de reziduuri se poate produce biogaz?

În mod deosebit de productive sunt:

- reziduuri din abatorizare

- gunoi de păsări

- gunoi din crescătorii de animale

- reziduuri din industria alimentară (prelucrarea legumelor şi fructelor)

- masă verde

- trestie, paie, coceni (utilaj special)

- ape uzate din industrie puternic încărcate cu substanţe organice

BIOGAZUL

Componentele principale a gazului rezultat sunt metan şi bioxid de carbon. În afară de acestea, conţine şi impurităţi sulfuroase. La un conţinut de metan de ca. 50 - 70 %, biogazul arde şi poate fi folosit ca sursă energetică (putere calorică 5,0 până 7,0 kWh/m³).

1 m³ biogaz

corespunde cca. 6 kWh;

din 1.000 m³ biogaz rezultă cca.

2.400 kWh energie electrică şi

2.700 kWh energie termică.

Biomasa substanţa tuturor plantelor şi animalelor precum şi deşeurile şi reziduurile acestora se prezintă cu o consistenţă foarte variată, cu un conţinut de apă mai mult sau mai puţin ridicat şi, în general sub forma unor hidocarburi parţial oxidate a căror valorificare energetică este mai dificilă şi mai puţin eficientă decât cea a combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaze naturale). De aceea, bioenergetică (utilizarea bioenergetica a biomasei) este economica numai dacă biomasa este disponibilă foarte ieftin sau gratuit (de exemplu, ca reziduu sau ca deşeu).

Procedeele utilizate în prezent se pot împarţii în două grupe: conversie termotehnică, respectiv conversie biologică. Utilizarea uleiurilor şi a hidrocarburilor vegetale, face parte, de asemenea, din conversia biologică. În timp ce combustia furnizează numai caldură, toate celelalte procedee generează purtători de energie solizi (de ex. mangal), lichizi (de ex. uleiuri, alcooli) sau gazoşi (de ex. amestecuri de hidrogen sau monoxid de carbon, biogaz) care, la rândul lor, pot fi convertiţi în energie termică sau mecanică sau acumulaţi, ceea ce face ca în special purtătorii de energie lichizi să fie interesaţi.

Cele mai importante metode pentru valorificarea biomasei sunt procedeele de conversie chimică prin combustie, gazeificare sau piroliză, precum şi conversia biologică în metan sau în alcool. În cazul procedeelor chimice de combustie, înainte de transformarea în energie sau în purtători de energie (gaze, uleiuri), este necesară, de obicei, o uscare prealabilă, în special înainte de combustia biomasei pentru producere de caldură. Procedeele de gazeificare a biomasei sunt caracterizate printr-o oxidare parţială (accesul redus al aerului), astfel încat i-au naştere gaze combustibile, monoxidul de carbon (CO) şi hidrogenul (H2). Un exemplu cunoscut de instalaţie pentru gazeificare este gazogenul pe bază de lemn, utilizat în timpul celui de al-II-lea război mondial şi un timp după aceasta, pentru acţionarea autovehiculelor. În cazul pirolizei, biomasa este încalzită din exterior, fără accesul aerului, la temperaturi între 500oC şi 1000oC. Datorită descompunerii termice, apar combustibili şi carburanţi solizi, lichizi şi gazoşi.

Cele două procese de conversie biologică, bazate pe fermentaţia microbiană a biomasei, în alcool, respectiv metan (biogaz), sunt procede anaerobe (au loc în absenţa aerului) în care biomasa trebuie să prezinte un conţinut de apă foarte ridicat – peste 80 %. În fermentaţia alcoolică, zaharurile (de ex. dextroza din struguri) în soluţie apoasă sunt transformate de către bacteriile din drojdia de bere în etanol (alcool etilic). Se poate utiliza şi biomasă cu conţinut de amidon şi celuloză; în acest caz, însă, amidonul trebuie să fie transformat, în prealabil, în zahăr, cu ajutorul enzimelor, iar celuloza trebuie să fie transformată în zahăr tot cu ajutorul enzimelor sau prin tratarea cu acid la presiune şi termeratură ridicată.

Pentru utilizare în calitate de carburant pentru motoare, etanolul trebuie să fie distilat la o puritate de 99,5%, urmând să fie adăugat în benzină (în procent de până la 20%). Brazilia a lansat un program pe scară largă (PROALCOOL) substituirea benzinei prin etanol obţinut din trestie de zahăr. În fermentaţia metanică, din substanţele organice cu umiditate foarte ridicată,cu ajutorul unor bacterii anaerobe, într-un proces în mai multe trepte, se obţine un amestec gazos (biogaz) format din 55 – 70% metan (CH4) şi 30 – 45% dioxid de carbon (CO2) precum şi gaze reziduale. Pentru fermentare, se recomandă în special bălegarul şi plantele nelemnoase din care rezultă, în afara energiei pentru gătit, încălzit şi uscat, un îngrăşământ valoros, în mare măsură steril, fără miros şi cu conţinut ridicat de azot. De aceea, acest procedeu corespunde unei gospodarii ecologice în circuit închis. Tehnologia biogazului cu instalaţii simple are o tradiţie proprie în India şi China şi a devenit interesantă, între timp, şi pentru agricultura europeană.

În viitor, biomasa pentru utilizarea energetică va putea fi produsă şi prin cultura unor plante cu creştere rapidă în aşa – numitele plantaţii energetice terestre sau în mare, prin cultura algelor şi altor plante marine.