Біогаз – це одне з найперспективніших джерел поновлюваної енергії на сьогоднішній день. Його одержують у результаті розкладання органічних відходів, використовуючи цілий комплекс обладнання – реактор, чилер, когенераційна установка тощо. Експлуатація біогазу допомагає скоротити викиди парникових газів, знизити залежність від викопного палива та ефективно утилізувати біологічні відходи. Розберемо докладніше, як роблять біогаз, де застосовують і що це таке взагалі.
Біогаз: визначення та основні характеристики
Біогаз це газова суміш, що утворюється в результаті анаеробного (тобто безкисневого) розкладання органічних речовин. Основні компоненти біогазу – метан (CH₄) та вуглекислий газ (CO₂). Також традиційно присутні невеликі домішки водню, сірководню та інших сполук. Метан вважається основним паливним компонентом, за рахунок чого біогаз і використовується як енергетичний ресурс.
Він відноситься до відновлюваних джерел енергії, оскільки його виробництво не вимагає використання викопного палива. Натомість він формується за рахунок біологічних процесів, що відбуваються в органічних відходах, сільськогосподарських субстратах, стічних водах та інших біологічних матеріалах.
Головною перевагою біогазу вважається його екологічність. Використання цього газу дозволяє зменшити викиди парникових газів, а також ефективно утилізувати органічні відходи, перетворюючи їх на корисний ресурс.
Як отримують біогаз: принципи анаеробного розкладання
Щоб зрозуміти, як отримують біогаз, потрібно розібратися в процесі його утворення. У основі виробництва лежить анаеробне бродіння – це біохімічний процес, у якому мікроорганізми розщеплюють органічні речовини без доступу кисню.
Процес включає кілька послідовних стадій:
- Гідроліз. Великі органічні молекули (білки, жири, вуглеводи) розщеплюються на простіші сполуки, такі як амінокислоти та цукри.
- Кислотогенез. Прості молекули, що утворилися, переробляються мікроорганізмами в органічні кислоти, спирти та інші сполуки.
- Ацетогенез. Органічні кислоти перетворюються на оцтову кислоту, водень та вуглекислий газ.
- Метаногенез. Це фінальна стадія, на якій метаногенні бактерії перетворюють оцтову кислоту та водень на метан та вуглекислий газ.
Для отримання максимального виходу біогазу необхідно підтримувати певні умови: оптимальну температуру (зазвичай 35-40 ° C), відсутність кисню, стабільний рівень pH та достатню кількість вологи.
Як роблять біогаз у біогазових установках
Виробництво біогазу здійснюється у спеціальних установках, які називаються біореакторами або анаеробними метантанками. Вони створюють необхідні умови для роботи бактерій, щоб процес бродіння йшов ефективно і з максимальною продуктивністю.
У типову біогазову установку входять:
- резервуар для завантаження сировини, куди надходять органічні відходи, гній, силос, харчова промисловість чи стічні води;
- реактор – основне обладнання, де відбувається анаеробне розкладання органіки та утворення біогазу. Це герметична ємність, у якій підтримується стабільна температура та перемішування субстрату;
- система збору газу – трубопроводи і газгольдери, в яких накопичується і зберігається біогаз, що утворюється;
- установка очищення газу, де видаляються домішки, такі як сірководень і водяна пара, щоб покращити якість палива;
- система утилізації залишків, оскільки після виробництва біогазу залишається так званий дигестат – цінний органічний удобрювальний матеріал.
Залежно від масштабу та технології біогазові установки можуть бути різного типу: фермерські, промислові, комунальні та навіть невеликі побутові системи для приватних домогосподарств.
У цій статті детально розказано, що таке біогазова установка
Джерела сировини для біогазового виробництва
Щоб зрозуміти, як роблять біогаз, важливо розглянути типи сировини, використовуваного у цьому процесі. Біогаз можна отримувати з різних органічних відходів:
- сільськогосподарські відходи: гній, послід, силос, рослинні рештки;
- харчові відходи: продукти з простроченим терміном придатності, відходи харчових виробництв, олії та жири;
- комунальні відходи: опади стічних вод, тверді побутові відходи, органіка зі сміттєвих полігонів.
Вибір сировини впливає на склад одержуваного газу. Наприклад, гній та силос дають стабільний вихід метану, а харчові відходи можуть містити більше жирів, що підвищує енергетичну цінність біогазу.
Читайте детальніше про те, з яких джерел одержують біогаз
Енергетичне використання біогазу
Вироблений біогаз використовується у різних галузях. Насамперед, він застосовується як паливо для генерації електроенергії та тепла. Газ спалюється в когенераційних установках, де його енергія перетворюється на електрику та гарячу воду.
Також біогаз можна очищати та перетворювати на біометан – аналог природного газу. Біометан може закачуватись у газорозподільні мережі, використовуватись як автомобільне паливо або зріджуватися для транспортування.
Ще один напрямок – застосування біогазу в промислових процесах, де потрібне нагрівання або пар. Наприклад, у харчовій та текстильній промисловості, на виробництвах будівельних матеріалів та у сільському господарстві.
Читайте також як можна використовувати біогаз
Екологічна та економічна значущість біогазу
Використання біогазу дає низку переваг з погляду екології та економіки. Насамперед, це скорочення викидів парникових газів. Органічні відходи, розкладаючись на сміттєзвалищах, виділяють метан в атмосферу, що посилює глобальне потепління. У біогазових установках цей газ уловлюється і використовується як паливо.
Біогаз – це чудове вирішення проблеми утилізації відходів. Замість того, щоб забруднювати навколишнє середовище, вони переробляються в енергію та добрива. Це особливо важливо для агропромислових комплексів та комунальних господарств.
Економічна вигода полягає у зниженні витрат на енергію та утилізацію сміття. Для сільськогосподарських підприємств біогазові установки дозволяють отримувати безкоштовне паливо та добрива, що скорочує витрати на купівлю мінеральних добрив та дизельного палива.
Нові рішення
Біогаз – це перспективне та екологічно чисте джерело енергії, яке одержують шляхом анаеробного розкладання органічних відходів. Процес вимагає створення спеціальних умов, але з допомогою біогазових установок він може використовуватися як на фермах, так і у промислових масштабах.
Знаючи, як отримують біогаз і як роблять біогаз, можна оцінити його значення для енергетики, сільського господарства та екології. Це технологія, яка дозволяє ефективно утилізувати відходи, отримувати альтернативну енергію та скорочувати шкідливі викиди в атмосферу. В умовах зростання цін на паливо та посилення екологічних норм біогаз стає важливою частиною технологічного розвитку.
