Exploatarea și construirea unei instalații moderne de biogaz
De la biomasă la energie durabilă
O instalație de biogaz este construită astfel încât să ofere condiții optime pentru producerea de biogaz: Biomasa este păstrată în containere mari ("digestori") unde fermentează în absența luminii și a oxigenului. Această fermentare anaerobă are loc în patru etape, în timpul cărora fiecare bacterie specializată transformă biomasa pas cu pas, producând biogaz. Aceste "etape (numite și "faze") sunt următoarele:
- Prima etapă: Hidroliza (digestia materiilor prime)
- A doua etapă: Acidogeneza (acidificarea)
- A treia etapă: Acetogeneza (formarea acidului acetic)
- A patra etapă: Metanogeneza (formarea de metan)
Biogazul propriu-zis constă în principal din metan și dioxid de carbon, dar și din numeroase alte gaze, cum ar fi hidrogen sulfurat, azot, oxigen și amoniac. La sfârșitul procesului de fermentare, rămâne reziduul de fermentare "digestat", care poate fi utilizat în agricultură ca îngrășământ. Astfel se completează ciclul natural; neavând niciun alt produs secundar utilizabil, biogazul este extrem de durabil.
Biogaz: vaca de beton
Având în vedere etapele procesului descrise mai sus, există o mare similitudine cu sistemul digestiv al unei vaci - motiv pentru care o instalație de biogaz este cunoscută și sub denumirea de vacă betonată. Atât în instalația de biogaz, cât și în sistemul digestiv al rumegătoarelor, bacteriile transformă biomasa în energie. Procesul din instalațiile moderne de biogaz cunoscut sub numele de "pregătirea substratului" este echivalentul mestecării vacii. Hidroliza are loc în primul stomac al vacii (rumenul). Apoi are loc acidificarea și formarea acidului acetic în omasum și abomasum, în timp ce energia este generată (adică absorbită în corpul vacii) în intestinele subțire și gros, precum și în apendice. O altă asemănare izbitoare constă în materialul solid de intrare (substratul). Ca și vacile lor, mulți fermieri își hrănesc instalațiile de biogaz cu materiale regenerabile, cum ar fi silozul de porumb și silozul de iarbă.
Elementele unei instalații de biogaz
Elementele de bază importante ale fiecărei instalații de biogaz sunt următoarele::
- Substrat / alimentare cu materii solide
- Rezervorul digestorului
- Mixere pentru amestecarea în digestori
- Depozitarea gazului
- Depozitarea reziduurilor de fermentare pentru materialul fermentat rămas
- Utilizarea biogazului este utilizată în general pentru o unitate de cogenerare sau, mai rar, pentru prelucrarea și stocarea gazului în rețea
O unitate de cogenerare este un motor cu gaz care este cuplat cu un generator care generează electricitate (putere) din energia biogazului. Mixerele sunt necesare, deoarece numai acestea pot crea condiții optime pentru generarea de biogaz atunci când digestorul este amestecat bine și uniform. Scopul alimentarea cu materie solidă este de a introduce biomasa solidă în digestor. În mod ideal, acest lucru se face cu un consum redus de energie și o funcționare fără probleme, indiferent de tipul de biomasă.
Materiile solide care pot fi utilizate într-o instalație de biogaz depind de mai mulți factori. În principiu, conținutul organic trebuie să fie foarte dens, deoarece numai acesta poate fi transformat în biogaz. De asemenea, timpul de retenție trebuie să corespundă materiei solide utilizate. Timpul de retenție se referă la timpul mediu pe care biomasa îl petrece în digestor până când iese. Dacă acest timp este prea scurt, atunci bacteriile nu au suficient timp pentru a descompune cea mai mare parte a materiei solide în funcție de necesități. În consecință, energia conținută în biomasă nu este utilizată pe deplin. Din punct de vedere tehnologic, acest lucru nu reprezintă o problemă, dar are un impact asupra rentabilității instalației de biogaz. De asemenea, materialele cu aport energetic ridicat nu oferă automat cel mai economic randament. De asemenea, este necesar să se ia în considerare costurile materialului de intrare și energia reală pe care o poate furniza. În cele din urmă, trebuie solicitată o autorizație oficială pentru biomasa selectată.
