Biogazownie

Biogazownia to instalacja, która służy do celowej produkcji biogazu.

Biogaz zaliczany jest do odnawialnych źródeł energii. Pozyskuje się go w procesie beztlenowej fermentacji biomasy roślinnej, odchodów zwierzęcych, odpadów organicznych lub osadu ze ścieków. Biogaz jest mieszaniną gazową składającą się głównie z metanu i dwutlenku węgla, a także z pewnych ilości zanieczyszczeń w postaci siarkowodoru, azotu, tlenu i wodoru. Skład biogazu oraz jego wartość opałowa zależą od substratów wykorzystanych do jego produkcji.

Proces fermentacji biomasy podzielony jest na cztery fazy:

faza hydrolizy – związki organiczne, czyli białka, węglowodory, tłuszcze, ulegają reakcjom hydrolizy przy katalitycznym udziale enzymów bakterii z grupy względnych beztlenowców;
faza acidogenna – produkty hydrolizy przetwarzane są przez bakterie acidogenne do prostych kwasów organicznych, alkoholi, aldehydów oraz wodoru i dwutlenku węgla;
faza octanogenna – kwasy organiczne rozkładane są do kwasu octowego, dzięki współpracy różnych gatunków bakterii;
faza metanogenna – bakterie metanowe przetwarzają produkty poprzednich faz, czyli kwas octowy, dwutlenek węgla i wodór na metan.

Poprawnie przeprowadzony proces fermentacji wymaga:

odpowiedniej temperatury,
odpowiedniego hydraulicznego czasu retencji, dostosowanego do rodzaju wsadu, wynoszącego od około 20 dni dla gnojowicy do około 60 dni dla roślin energetycznych;
optymalnego obciążenia komory ładunkiem zanieczyszczeń organicznych,
eliminacji inhibitorów procesu, takich jak antybiotyki i środki ochrony roślin, opóźniających przebieg procesu fermentacji.

Każda z instalacji służących do produkcji biogazu charakteryzuje się indywidualną konstrukcją, dostosowaną do różnego składu materiału wsadowego. Opcje technologiczne stosowane w biogazowniach rolniczych przedstawiono w tabeli.

opcje technologiczne stosowane w biogazowniach rolniczych

Schemat typowej instalacji biogazowej pokazuje poniższy rysunek.

Do produkcji biogazu wykorzystuje się: odchody zwierząt, uprawy energetyczne, odpady z hodowli roślin, ścinki trawy i odpady ogrodnicze, resztki jedzenia, odpady z przemysłu spożywczego, mleczarskiego, cukrowniczego, farmaceutycznego, kosmetycznego, biochemicznego, papierniczego, mięsnego. Obecnie coraz częściej do produkcji biogazu wykorzystuje się również rośliny energetyczne takie jak: trawa, koniczyna, ziemniaki, kukurydza, rzepak, słonecznik i inne. Jednak ogólną zasadą jest wykorzystywanie najpierw nadających się do fermentacji metanowej odpadów organicznych, a dopiero potem upraw celowych. Potencjał produkcji biogazu z 1 tony suchej masy organicznej (s.m.o.) wybranych odpadów organicznych przedstawiono poniżej.

Cykl wytwarzania biogazu jest zintegrowanym systemem wykorzystywania zasobów naturalnych, unieszkodliwiana odpadów organicznych i dystrybucji składników nawozowych, produkcji energii odnawialnej, co przynosi korzyści zarówno energetyczne, środowiskowe jak i rolnicze. Większość działających w Polsce biogazowni to dość niestandardowe jak na tę branżę instalacje. Instalowane są na wysypiskach śmieci i wykorzystują tzw. gaz składowiskowy i osady ściekowe. Typowych biogazowni, przerabiających odpady rolnicze i przemysłowe, jest na razie ledwie kilka. Nie mamy ani jednej instalacji biogazowej wykorzystującej rośliny energetyczne, a dopiero rozwój takich obiektów mógłby ulokować Polskę w europejskiej czołówce tej branży. Na szczęście, stopniowo zaczyna się to zmieniać, bo inwestowaniem w biogazownie w Polsce interesują się już dziesiątki firm.