Obținerea biogazului

Cap. 1. Scurt istoric

Primele explicaţii ştiinţifice referitoare la gazele combustibile apar spre sfârşitul secolului al XVII-lea, perioadă în care se naşte Chimia modernă şi una din ramurile ei, Chimia gazelor. Descoperirea legăturii cauzale dintre prezenţa resturilor vegetale înglobate în mâlul apelor stătătoare şi formarea de aer combustibil este atribuită de diverse surse englezilor Boyle şi Shirley în 1669 şi italianului Volta în 1776. Volta este cel care a extras pentru prima dată metanul din gazele colectate din mlaştini. Humphery Davy a realizat experimental eliberarea de gaze combustibile din gunoi de animale.[3]

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, în condiţiile dezvoltării microbiologiei ca ştiinţă se defineşte natura microbiologică a procesului prin care se formează gaze combustibile în cursul ferentarii anaerobe a substanţelor organice. Ea a fost evidenţiată prin cercetări efectuate în Rusia de Popov în 1873 asupra nămolurilor de canal şi în Franţa de colaboratorii lui Pasteur (Reiset în 1886, Deherain în 1884 şi Schloessing în 1892). În 1888, Gazon a constatat că responsabile pentru producerea metanului din gunoi de animale sunt microorganisme capabile să se dezvolte în condiţii de anaerobioză (lipsă de oxigen molecular) pe medii bogate în carbon, îndeosebi celuloza.[3]

Agentii fermentarii anaerobe a celulozei la temperature mezofile (20-40C) sunt doua specii de bacterii:

- bacillus cellulosae methanicus, care formează cantităţi importante de metan;

- bacillus cellulosae hydrogenicus care formează hidrogen.[3]

Studii efectuate mai târziu au condus la identificarea şi izolarea unor bacterii care descompun celuloza la temperaturi ridicate (termofile) de până la 600 ÷ 650C. Cercetări efectuate în prima jumătate a secolului XX (Barker, Buswell, Hatfield) au adus lămuriri esenţiale privind biochimia producerii metanului prin fermentarea anaerobă şi au pus bazele producerii la nivel uzinal a gazelor combustibile prin acest procedeu aplicat reziduurilor vegetale şi animale din agricultură.[3]

Odată cu dezvoltarea biologiei moleculare din ultimele decenii se adâncesc cunoştinţele privind bacteriile metanogene. Cercetări fundamentale efectuate în Franţa, Japonia, Germania, S.U.A. au condus la orientări noi cu privire la taxonomia bacteriilor metanogene şi la particularităţile lor structurale, biochimice şi fiziologice. Aceste cercetări privind comportamentul specific bacteriilor metanogene şi mecanismele de bază în formarea gazelor combustibile, folosesc în prezent la perfecţionarea biotehnologiilor de obţinere a acestora la scară industrială, în vederea creşterii randamentelor şi a reducerii preţului de cost.[3]

Ca recunoaştere a rolului pe care-l au vieţuitoarele microscopice în formarea gazelor combustibile prin fermentarea anaerobă a materiei organice în curs de descompunere, s-a adoptat termenul generic de BIOGAZ pentru desemnarea lor, indiferent de sursa din care provin.[3]

Cap. 2. Producerea biogazului in Romania

În România, interesul pentru producerea biogazului a urmat un curs ascendent în a doua jumătate a secolului XX.[3]

Începând cu 1958 la Centrul Experimental de Îngrăşăminte Bacteriene (C.E.I.B.) de la Băneasa, s-au iniţiat cercetări de laborator pentru izolarea unor surse active de bacterii metanogene şi obţinerea de gaze combustibile pe cale biologică, din diferite substraturi organice (dejecţii de animale şi gunoaie menajere). Din 1964, Tudor Ionescu a efectuat cercetări şi pentru producerea biogazului din nămoluri organice, prima lor materializare fiind instalaţia pilot de valorificare integrală a apelor uzate de la abatorul Bucureşti.[3]

Problematica de cercetare şi dezvoltare tehnologică circumscrisă la producerea şi folosirea biogazului din dejecţii de animale, în special de taurine şi porcine, s-a concentrat în câteva direcţii principale. Cercetările fundamentale s-au referit la aprofundarea microbiologiei procesului de metanizare şi la selecţia de surse de bacterii metanofore cu activitate maximă în vederea optimizării bioconversiei energetice.[3]

Sub aspect tehnologic, cercetările au urmărit perfecţionarea tehnologiilor existente, care folosesc ca materie primă dejecţiile evacuate hidraulic din complexele de creştere industrială a animalelor sau dejecţiile solide din sistemul de exploatare de tip gospodăresc. O altă direcţie a constat în elaborarea de tehnologii pentru sistemele în care dejecţiile sunt evacuate prin raclare, fără consum de apă tehnologică.[3]

Începutul a fost făcut la Staţia de epurare a apelor uzate a municipiului Iaşi de la Dancu, care a fost înzestrată cu o instalaţie de tip industrial pentru producerea biogazului. Cu o producţie iniţială de 2000 m3 biogaz / zi, staţia şi-a asigurat în general necesarul de energie tehnologică din producţia proprie de biogaz, realizând ulterior şi cantităţi excedentare, în special în perioadele calde. [3]

În anii 80 funcţionau în condiţii normale de producere captare a biogazului instalaţiile din cadrul staţiilor de epurare ale apelor reziduale de la Bacău, Iaşi, Timişoara, Oradea, Suceava, Hunedoara, Roman, Piteşti,Sibiu, Cluj ş.a. producându-se pe această cale în jur de 85 000 m3 biogaz / zi şi respectiv 30 milioane m3/an.[3]

Pe principii similare s-au executat staţii de biogaz produs din deşeuri şi nămoluri organice pe platforma industriei alimentare din Vaslui, la abatoarele judeţene Ialomiţa şi Timiş, la distileria de tescovină Tohani. Prima încercare, în condiţii de staţie pilot, de valorificare a dejecţiilor de animale pentru obţinerea de biogaz s-a realizat în 1975 la complexul de cercetare a porcinelor de la Tomeşti, Iaşi. Experimentul a fost realizat în colaborare cu Institutul de Cercetări pentru Nutriţia Animalelor de la Baloteşti, într-un fermentator cu capacitatea de 30 m3.[3]