Biogaz jest gazem powstający w procesie fermentacji metanowej, składający się z metanu, dwutlenku węgla oraz niewielkich ilości azotu, siarkowodoru i wodoru. Biogaz powstaje w naturalnych procesach zachodzących w dnach zbiorników wodnych, podczas erupcji wulkanicznych i pęknięć skorupy ziemskiej, w przewodach pokarmowych przeżuwaczy i termitów, podczas rozkładu nawozów organicznych.

Oprócz naturalnych i antropogenicznych źródeł, z których metan trafia do atmosfery, produkowany jest on również w procesach sterowanych przez człowieka. Głównie w celu utylizacji odpadów i produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej.

Do antropogenicznych źródeł metanu zalicza się m.in.:

 - wydobycie węgla, gazu ziemnego, ropy naftowej,

 - przetwórstwo bogactw naturalnych,

 - hodowla zwierząt domowych,

 - pola ryżowe,

 - i inne

Fermentacja beztlenowa jest procesem biochemiczny zachodzącym w warunkach beztlenowych. Substancje organiczne rozkładane są przez bakterie na związki proste (metan i dwutlenek węgla), a do 60% substancji organicznej w tym procesie zamienia się w biogaz.

Bardzo popularne stały się obecnie biogazownie rolnicze, które wytwarzają metan. Realizowane jest to w pięciu etapach procesu technologicznego. Wszystkie etapy procesu, przedstawione poniżej są ze sobą ściśle powiązane.

 1. Dostarczanie, składowanie i przygotowywanie substratów

 2. Wprowadzanie substratów do komory fermentacyjnej

 3. Uzyskiwanie biogazu

 4. Uzdatnianie i zagospodarowywanie odpadów pofermentacyjnych

 5. Uzdatnianie i wykorzystywanie biogazu

Przebieg fermentacji metanowej

Faza hydrolityczna: rozkład spolimeryzowanych, nierozpuszczalnych związków organicznych (białka, węglowodany, tłuszcze) przy współudziale zewnątrzkomórkowych enzymów. Białka ulegają hydrolizie do aminokwasów, wielocukry do cukrów prostych, tłuszcze do alkoholi wielowodorotlenowych i kwasów tłuszczowych.

Faza kwasogenna: rozkład produktów hydrolizy do krótkołańcuchowych kwasów organicznych, głównie do lotnych kwasów tłuszczowych (mrówkowy, octowy, propionowy, masłowy, walerianowy, kapronowy), do alkoholi (metanol, etanol), aldehydów i produktów gazowych CO2 i H2. Pozostała niewielka część biodegradowalna jest do octanów.

Faza octanogenna: przetwarzanie etanolu oraz lotnych kwasów tłuszczowych do octanów oraz CO2 i H2 przez bakterie acetogenne. Zahamowanie aktywności tych bakterii prowadzi do kumulacji lotnych kwasów organicznych, co prowadzi do obniżenia odczynu i zahamowania wzrostu bakterii metanogennych. Wówczas uaktywniają swoją działalność bakterie homoacetogenne, produkujące octany z CO2 i H2, umożliwiając rozwój bakterii acetogennych, a później metanogennych.

Faza metanogenna: produkcja metanu przez bakterie metanowe (autotroficzne i heterotroficzne). 2/3 metanu powstaje z octanów lub alkoholi.

Uzyskiwanie biogazu

Biogaz powstaje w procesie fermentacji beztlenowej w zbiornikach nazywanych fermentatorami. Zbiornik ten posiada izolację termiczną, co obniża koszty przebiegającego procesu, jest wyposażony w instalację grzewczą, układ mieszania substratu i system wygarniania przefermentowanego substratu. Fermentator może być jednocześnie zbiornikiem biogazu, w takim rozwiązaniu winien być zadaszony gazoszczelnym i elastycznym przykryciem. Zbiorniki fermentatorów wykonuje się w technologii zbrojonego betonu lub jako zbiorniki stalowe. Dla zapewnienia optymalnego procesu fermentacji wewnątrz fermentatora musi panować równomierna temperatura. Przekroczenie pożądanej temperatury może doprowadzić do całkowitego obumarcia procesu gnilnego, zatem korzystnym jest montowanie wymienników ciepła również w zbiorniku wstępnym. Zysk metanu w dużym stopniu zależy od składu podawanego podłoża, w szczególności od zawartości węglowodanów, białek i tłuszczów. Największy uzysk metanu pochodzi z tłuszczów, mniejszy z białek i najmniejszy z węglowodanów. Biogaz składa się z mieszaniny gazów, głównie metanu i dwutlenku węgla.

Jak pokaują wyniki badań uzyskiwanie biogazu nie jest procesem kosztownym jesli ma sie do tego właściwe warunki oraz sprzęt. Czy zatem nie warto właśnie w to zainwestować?

Źródło:

PAP

Oprac. Magdalena Jóźwicka