Drift og bygging av et moderne biogassanlegg
Fra biomasse til bærekraftig energi
Et biogassanlegg er konstruert slik at det gir optimale forhold for biogassproduksjon: Biomassen oppbevares i store beholdere ("råtnetanker") der den fermenteres i fravær av lys og oksygen. Denne anaerobe gjæringen foregår i fire trinn, der hver spesialiserte bakterie omdanner biomassen trinn for trinn og produserer biogass. Disse "trinnene" (også kalt "fasene") er som følger:
- Første trinn: Hydrolyse (fordøyelse av råmaterialer)
- Andre trinn: Acidogenese (forsuring)
- Tredje trinn: Acetogenese (dannelse av eddiksyre)
- Fjerde trinn: Metanogenese (dannelse av metan)
Selve biogassen består hovedsakelig av metan og karbondioksid, men også av en rekke andre gasser som hydrogensulfid, nitrogen, oksygen og ammoniakk. På slutten av gjæringsprosessen sitter man igjen med gjæringsresten "digestat", som kan brukes i landbruket som gjødsel. Slik fullføres det naturlige kretsløpet, og biogass er svært bærekraftig, siden det ikke finnes noe annet brukbart biprodukt.
Biogass: kua av betong
Med tanke på prosesstrinnene som er beskrevet ovenfor, er det store likheter med fordøyelsessystemet til en ku - og det er derfor et biogassanlegg også kalles en betongku. Både i biogassanlegget og i fordøyelsessystemet til drøvtyggere er det bakterier som omdanner biomasse til energi. Prosessen i moderne biogassanlegg som kalles "substratforberedelse", tilsvarer det kua tygger. Hydrolysen foregår i kuas første magesekk (vommen). Forsuringen og dannelsen av eddiksyre skjer deretter i omasum og abomasum, mens energien genereres (dvs. absorberes i kuas kropp) i tynn- og tykktarmen, samt blindtarmen. En annen slående likhet er det faste inngangsmaterialet (substratet). I likhet med kyrne fôrer mange bønder biogassanleggene sine med fornybare materialer som mais- og gressensilasje.
Elementene i et biogassanlegg
Viktige kjerneelementer i ethvert biogassanlegg er som følger::
- Substrat / tilførsel av tilførsel av fast materiale
- Råtnetank
- Blandere for blanding i råtnetankene
- Lagring av gass
- Lagring av gjæringsrester for det gjenværende fermenterte materialet
- Biogassutnyttelse brukes vanligvis til en kraftvarmeenhet eller mer sjelden til gassprosessering og lagring i nettverket
En kraftvarmeenhet er en gassmotor som er koblet til en generator som genererer strøm (kraft) fra biogassenergien. Omrørere er nødvendige, fordi bare de kan skape optimale forhold for produksjon av biogass når råtnetanken er blandet godt og jevnt. Målet med innmating av fast materiale er å introdusere den faste biomassen i råtnetanken. Ideelt sett gjøres dette med lavt energiforbruk og problemfri drift, uavhengig av type biomasse.
Hvor mye fast materiale som kan brukes i et biogassanlegg, avhenger av flere faktorer. I utgangspunktet bør det organiske innholdet være svært tett, siden bare dette kan omdannes til biogass. Retentionstiden må også passe til det faste materialet som brukes. Med oppholdstid menes den gjennomsnittlige tiden biomassen oppholder seg i råtnetanken før den strømmer ut. Hvis denne tiden er for kort, rekker ikke bakteriene å bryte ned det meste av faststoffet etter behov. Dermed blir ikke energien i biomassen utnyttet fullt ut. Fra et teknologisk perspektiv er ikke dette noe problem, men det påvirker den kostnadseffektive driften av biogassanlegget. Materialer med høyt energiinnhold gir heller ikke automatisk det mest økonomiske utbyttet. Det er også nødvendig å ta hensyn til kostnadene ved innsatsmaterialet og den faktiske energien det kan gi. Til slutt må det søkes om tillatelse fra myndighetene for den valgte biomassen.
