Proces powstawania biogazu

Materia organiczna (materia pochodzenia zwierzęcego i roślinnego) w warunkach braku kontaktu z tlenem pod wpływem działania pewnych bakterii przechodzi szereg procesów biochemicznych (przede wszystkim proces beztlenowej tzw. anaerobowej fermentacji), w wyniku których powstaje między innymi gaz bogaty w metan. Wydatek i jakość gazu powstającego przy fermentacji beztlenowej są zależne od szeregu czynników, w tym przede wszystkim od:

  • rodzaju surowców pierwotnych (wsadowych),
  • stopnia przefermentowania tych surowców,
  • temperatury w jakiej przebiega proces fermentacji,
  • czasu trwania procesu.
  • Proces fermentacji materii organicznej związany jest z udziałem beztlenowych bakterii anaerobowych w środowisku wodnym. Proces ten może przebiegać w różnym zakresie temperatur i trwać przez różny okres czasu. W poszczególnych przedziałach temperatur decydującą rolę odgrywają różne mikroorganizmy, a ze wzrostem temperatury skraca się czas procesu fermentacji, co ilustruje Tabela. Większość instalacji biogazowych działa przy temperaturze rzędu 32 -37 0C, co odpowiada zakresowi działania bakterii mezofilowych. Dla zapewnienia właściwego przebiegu procesu fermentacji konieczne jest, aby temperatura procesu utrzymywana była na możliwie stałym poziomie. Odchylenia temperatury nie powinny być większe niż ± 2 0C.

    Temperatura i czas fermentacji podstawowych beztlenowych mikroorganizmów
    L.p.
    Mikroorganizmy
    Temperatura
    [oC]
    Czas fermentacji
    [dni]
    1.
    Psychrofilowe
    12 – 16
    90 – 120
    2.
    Mezofilowe
    32 – 37
    25 – 30
    3.
    Termofilowe
    51 – 60
    10
     
    Oprócz temperatury istotny jest również odpowiedni stosunek ilości atomów węgla do ilości atomów azotu w masie wsadu w biogazowni, który powinien wynosić 30:1. Jeżeli węgla jest mniej, powstający gaz ma mniejszą zawartość metanu. Jeżeli więcej jest azotu, to proces powstawania biogazu szybciej ulega przerwaniu (ilość węgla jest za mała, aby dalej mógł powstawać metan). Przykładowo w odchodach zwierzęcych (bydło, świnie) stosunek węgla do azotu z reguły wynosi 9:15, natomiast w słomie żyta 80:15. Dlatego też korzystnie jest gdy wsad fermentacyjny jest mieszanką tych substancji.
    Tabela przedstawia ilość możliwego do wyprodukowania biogazu, określonego w litrach na
    1 kg suchej masy wsadu, w cyklu 26 dniowym, przy stosowaniu różnego rodzaju materiału wsadowego, przy różnym charakterystycznym dla danego surowca (słoma, łodygi, odchody itp.) czasie produkcji biogazu.
    Produkcja biogazu z różnych materiałów wsadowych  (wg Kotowskiego, Fechnera)
    L.p.
    Rodzaj wsadu do biogazowni
    Czas produkcji biogazu
    [dni]
    Ilość biogazu w cyklu 26 dniowym
    [l / kgsuchej masy]
    1.
    Słoma rzepakowa
    109
    184
    2.
    Łodygi i liście ziemniaczane
    107
    171
    3.
    Liście buraczane
    21
    418
    4.
    Trawa
    26
    427
    5.
    Słoma pszeniczna
    95
    206
    6.
    Słoma żytnia
    81
    252
    7.
    Odchody trzody chlewnej
    116
    203
    8.
    Odchody bydła
    121
    159
     
    Przetwórstwo gnojowicy zwierzęcej wraz z surowcami rolniczymi do biogazu jest najbardziej racjonalnym sposobem unieszkodliwiania i utylizacji odpadów rolniczych. Po fermentacji szkodliwa dla środowiska gnojowica przekształca się w wieloskładnikowy, wysokowartościowy nawóz rolniczy, który praktycznie bez ograniczeń może być używany do nawożenia upraw. Dodatkowo uzyskuje się również biogaz, który jest łatwo daje się wykorzystać jako surowiec energetyczny. W Polsce istnieje wiele upraw rolnych, z których praktycznie wykorzystuje się jedynie ziarno. Łodygi i liście, jako produkt odpadowy, mogą być również wykorzystywane jako składnik wsadu do biogazowni rolniczych. Ważny jest sposób zbierania odpadów, ich magazynowanie i powtórne zagospodarowanie.

    admin

    Dodaj komentarz

    Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *