GBRSRB
Početna
Foto
Video
Novosti
Katalozi
Kontakt

Biogas

Proizvodnja Biogasa

Biogas predstavlja produkt anaerobne digestije biomase, koja je u tečnom ili polutečnom stanju, gde osnovni energetski nosilac u biogasu je metan CH4 koji pri sagorevanju nosi čak 40MJ/m3, tako da biogas se može koristiti u proizvodnji električne energije, ali se prečišćavanjem biogasa mogu dobiti produkti koji se koriste u hemijskoj industriji, ali i za moguća pogonska goriva. Ukupni doprinos energetskom stanju u Srbiji koju bi donelo korišćenje biogasa zavisi od ulaganja u ovu oblast, veličine stočnog fonda, kao i usmerenja korišćenja svog tečnog otpada iz stočarstva u proizvodnju biogasa, koji najvećim delom sadrži metan. Metan ima veliki negativan uticaj na životnu okolinu, posebno na ozonski omotač

             

Biogas nastaje anaerobnim procesom metabolizma bakterija, ili procesom fermentacije razgradivih bioloških materija, kao što su tečni stajnjak, ostatci iz kanalizacije ili ostaci od biljnih prerađevina i sa deponija (u vidu deponijskog gasa). Bez obzira na način dobijanja biogasa, biogas se sastoji od mešavine metana (koji je najveći energetski nosilac, sa udelom od oko 60%), ugljen dioksida, vodonikdisulfida i drugih komponenti.

U industriji metan se koristi u hemijskim procesima, kao izvor vodonika, metanola i acetatnih kiselina. Sagorevanje metana se vrši u fazama. Ukoliko se utvrdi energetski bilans hemijske reakcije sagorevanja metana dobija se

CH4 +2O2 → CO2 +2H2O+890 kJ/mol ( 40 MJ/m3)

Razlog ove visoke vrednosti oslobođenje energije je hemijska veza između ugljenika i vodonika koja je najjača među ugljovodonicima.Prečišćeni biogas produžava vreme trajanja priključaka koji generišu električnu energiju. Pri prečišćavanju biogasa u metan, eliminiše se vodonikdisulfid koji izaziva koroziju pri dodiru sa metalnim površinama, tako upotreba neprečišćenog biogasa skraćuje vek upotrebe priključnih instalacija i sagorevanjem se vrši korozija delova gasnog generatora. Sistem prečišćavanja i direktne upotrebe biogasa u metan prikazano je na narednoj slici:

     


U mnogim gradovima gde je prisutno korišćenje biogasa, odnosno metana, instalirani su cevovodi metana koji služe za grejanje domaćinstava umesto prirodnog gasa, s tim što je potrebno u instalacijama takve vrste veoma pažljivo dizajnirati peći i gorionike.

Metan pri većim vrednostima pritiska, na primer od oko 150 do 200 bar-a može da se koristi kao gorivo za automobile. Najveći napredak na ovom polju ostvario je Volvo, koji ima i posebnu liniju motora takozvani bifuel engine. Procena je da pri sagorevanju metana na istoj radnoj zapremini kao i bezolovni benzin, da se pri sagorevanju stvara za 15% veća snaga. Profit koji omogućava metan, kada se koristi kao gorivo za automobile je veoma velik, ali je potrebno sklopiti veoma širok mehanizam proizvodnje i prerade koje rade sinhronizovano.


     

Izvori metana

Glavni izvor metana je pod zemljom, gde se anaerobnim procesima metabolizma bakterija koje koriste zaostale organske ostatke u unutrašnjosti zemljišta, ili između njihovih slojeva pretvaraju organska jedinjenja u biogas koji najveći deo čini metan. Metan, pošto je lakši od vazduha izlazi iz zemljišta i ide uvis ka stratosferi, na taj način vršeći negativan uticaj na gornje delove atmosfere, odnosno ima veliki uticaj na ozonski omotač. Značajna količina metana se takođe dobija raspadom organskih materija sa deponija. Metan je moguće dobiti i preradom biogasa, koji se dobija anaerobnom, fermentacijom organske materije. Ovo se vrši bakterijama koje svojim metabolizmom razgrađuju organsku materiju.

Dobijanje biogasa u poljoprivredi

Prema brojnim radovima vezanih za ovu oblast, razrađen je mikrobiološki proces dobijanja biogasa, sa povećanim udelom metana. Ovaj proces se komercijalno koristi nekoliko godina i daje vrlo dobre rezultate. Uslov za primenu ovog postupka je održavanje temperature i pritiska u posebnim spremištima gde se skladišti tečni stajnjak, kako bi bakterije koje vrše anaerobnu fermentaciju postigle maksimum. Bakterije koje se koriste za dobijanje biogasa su:

  • Hidrolitičke bakterije, razgrađuju makromolekule organskih ostataka u jednostavnije supstance, koje dalje treba razgraditi.
  • Acedogene bakterije, koriste jednostavnu organsku materiju koje su nastale procesom hidrolitičkih bakterija kao substrat i one procesom daju organske kiseline koje reprezentuju substrat bakterija koje su naredne u ciklusu.
  • Acetogene bekterije, je obavezan proces nakon dobijenih supstanci (OPHA), koje koriste produkte acedogenih bakterija kao substrat da bi proizvele acetat, vodonik ili ugljen dioksid.
  • Homacetogena bakterija služi da bi se sintetizovao acetat, preko ugljen dioksida i vodonika.
  • Na kraju procesa, najvažnije komponente su metanogene bakterije. One se mogu podeliti u dve grupe.
    • Prva grupa metanogene bakterije je ona koje izdvajaju metan i ugljen dioksid počevši od acetatne kiseline, a nazvane su acetoklastična (acetolastic) bakterija.
    • Druga grupa je hidrogentropična bakterija, koja proizvodi metan preko ugljen dioksida i vodonika


Upotrebom novih metoda za anaerobnu digestiju, i postavljenih u sistem IC – digestora koji omogućava kontinuiran protoka biomase omogućava se da za input biomase za anaerobnu digestiju od 15000 tona/godišnje da se dobije količina biogasa koja pri sagorevanju daje toplotnu toliku da može zameniti malu elektranu kapaciteta 1MW. Sakupljanje i skladištenje stajnjaka u farmi goveda za biomasu u proizvodnji biogasa je prikazano na sledećim slikama:

Način konstrukcije grejača, ili sistema hlađenja spremišta, kao i konstrukcija gumenog pokrivača nad skladištnim prostorom i konstrukcija priključaka spremišta su najvažniji elementi konstrukcije spremišta-biodigestora za različite vrste stajnjaka, a uslove skladištenja diktiraju upotrebljene bakterije. Teperatura u masi tečnog stajnjaka treba da bude što ujednačenija i optimalna za metabolizam bakterija, zato je potrebno mešati sadržaj tečnog sjajnjaka u spremištu, a i raspodela grejača u spremištu je od velikog značaja

Kako bi se obezbedio maksimum prinosa biogasa potrebno je obezbediti stalan priliv sveže biomase u polutečnom ili tečnom stanju. Sistem za sakupljanje biomase, npr. stajnjaka se nalazi između redova gde se nalazi stoka i mora da se obezbedi što bolje i brže sakupljanje stajnjaka, a dalje je potrebno da u što kraćem vremenskom roku sprovesti stajnjak u spremište, ili do separatora, u zavisnosti od načina korišćenja. Odmah posle skupljanja između redova gde se nalazi stoka, preporučljivo je napraviti posebno spremište za pred-skladištenje, pa sistemom pumpi dovesti tečni stajnjak u spremište, gde se vrši digestija. U okviru sistema koji sprovode stajnjak potrebno je organizovati filtre koji onemogućuju mešanje nerazgradivih primesa sa biorazgradivim primesama. Jedne od tih primesa su ostaci od povrća koji se koriste u ishrani stoke, gde pojava celuloznih čvrstih struktura u tečnom stajnjaku dovodi do začepljenja celokupnog sistema, a takođe se bakterije više akumuliraju za tako čvrste ostatke. Čvrste faze u digestiji su deo IC procesa, gde se formiraju ,,flokule” koje poboljšavaju proizvodnju metana

Ukoliko se vrši razdvajanje čvrste i tečne faze pre dovođenja u spremište gde se izdvaja biogas, čvrsta faza može služiti kao dodatak tečnoj fazi, tako da upotreba čvrstih ostataka nije samo u đubrenju zemljišta. Ovakav dodatak u maloj meri pospešuje metabolizam bakterija u spremištu u kojoj se nalazi samo tečna faza. Na sledećoj slici prikazan je opština način rada sistema biogas postrojenja sa primenom vodene pare kao dispergatorom biomase:

Ukoliko vladaju neoptimalni uslovi, onda srednje vreme primarnog skladištenja je oko 60dana, dok u slučaju optimalnih uslova preporučljivo vreme skladištenja je oko 18-20 dana. Za to vreme, potrebno je održavati ravnomernu temperaturu u spremištu i težnja je da je pritisak unutar spremišta konstantan sa ravnotežom pH vrednosti koje su od 4.2 do 4.7. Sekundarno skladištenje čvrste faze je procenjeno na 120 dana, gde se takođe dobija biogas, a iz ovog segmenta procesa dobija se kvalitetno organsko đubrivo koje zadovoljava sve potrebne standarde EU za upotrebu na zemljuštu. Ovo organsko đubrivo može da se čuva u lagunama ili posebnim spremištima i da se đubri zemljiše i , prikazano na slici:

Nakon izdvajanja biogasa potrebno je biogas prečistiti kako bi se eliminisao vodonikdisulfid koji vrši intenzivnu koriziju na sklopove metalnih uređaja i da bi se eliminisao ugljendioksid. Na taj način se povećava količina toplotne energije koja izađe nakon sagorevanja biogasa, tako da 96% metan CH4 ima veću količinu toplotne energije u odnosu na prirodni gas.

Sistem proizvodnje biogasa sa prerađivačkom industrijom omogućava stalno snabdevanje toplotom i farme i sistema za dobijanje biogasa i prerađivačke industrije. Na taj način gotovo da nema potrebe da ovakav sistem koji objedinjuje proizvodnju da dobija dodatnu električnu energiju, što opet zavisi od potrebe spregnute prerađivačko -prehrambene industrije. Ukoliko su manji zahtevi za energijom od strane industrije postoji mogućnost i doprinosa elektroenergetskom sektoru. Na narednoj slici prikazan je izgled gotovog biogas postrojenja i prostorije gde se sagoreva biogas u CHP modulu na CNG, pri čemu se dobija toplotna i električna energija koja se plasira u el.mrežu:


  

Investiranje u sisteme za proizvodnju biogasa, potvrđen period povratka investicije je maksimalno do 8 godina. Troškovi izrade celokupnog projekta je od 3450 EUR/kW do 4100 EUR/kW instalirane električne snage. Proračunati podatak je da se iz 1kg stanjaka dobije 0.27kWh za jedan dan skladištenja.

Ovakav sastav u spremištima zahteva skladištenje od 60 dana (u prvom spremištu, sa vertikalnim sistemom mešanja 30 dana, a nakon toga u drugom spremištu narednih minimalno 30 dana, nakon čega ostaje kvalitetno organsko đubrivo). Za sakupljenu biomasu od 15000 tona/godišnje, odnosno potrebno je obezbediti priliv 41 t biomase dnevno, moguće je napraviti postrojenje kapaciteta oko 1 MW  električne snage, odnosno prema načinu korišćenja metana u CHP generatorima generiše se 1 MW toplotne snage i 1 MW električne snage, ili ako se dobijeni biogas prečišćava dobija se ukupno za 1MW električne snage ukupno 580,000 kg/god metana, koji se može iskoristiti kao obnovljivi vid goriva za automobile, kamione ili autobuse ili za stacionarne motore svi koji su prilagođeni radu na CNG.

Pronađite nas na: