GBRSRB
Početna
Foto
Video
Novosti
Katalozi
Kontakt

Izvori biogasa

Obnovljivi Izvori Energije | Biogas | Izvori biogasa

 

Biogas se može dobiti od različtih polaznih sirovina uz neznatne razlike u procesu pripreme i proizvodnje. Osnovni preduslovi da bi se neka otpadna materija mogla ekonomično koristiti kao sirovina za proizvodnju biogasa su:

  • da bude na raspolaganju u dovoljnim količinama preko cele godine
  • da po svom sastavu omogućava efikasnu i ekonomičnu proizvodnju biogasa
  • da u njoj nema supstanci koje deluju toksično.

 

Razlikujemo više vrsta biogasa na osnovu sirovine za njegovu produkciju: deponijski biogas, poljoproivredni biogas, biogas iz drvnih ostataka i biogas otpadnih voda iz industrijske proizvodnje i gradova.


      Deponijski gas

U industrijskim zemljama nastaje 300-400 kg smeća godišnje po osobi. Ovo smeće se skuplja i odlaže na bezbednim sanitarnim deponijama, koje podrazumevaju zaštitu podzemnih voda kao i zaštitu vazduha od prljavog i opasnog deponijskog gasa i postavljanjem pokrova preko skladištenog otpada. Pomenuti deponijski gas nastaje razgradnjom organskih supstanci pod uticajem mikroorganizama u anaerobnim uslovima. U središtu deponije nastaje nadpritisak, pa deponijski gas prelazi u okolinu. Prosečan sastav deponijskog gasa je 35-60% metana, 37-50% ugljen-dioksida i u manjim količinama se mogu naći ugljen-monoksid, azot, vodonik-sulfid, fluor, hlor, aromatični ugljovodonici i drugi gasovi u tragovima. Na sledećoj slici je predstavljen izgled deponije veličine 5ha na kojom se nalazi pokrov za sakupljanje biogasa

Na osnovu navedenog sastava deponijskog gasa, može se uočiti da je on vrlo opasan po čovekovu okolinu, kako za zdravlje živih organizama, tako i po infrastrukturne objekte u blizini deponija, jer je metan u određenim uslovima vrlo eksplozivan. Metan je više od 20 puta štetniji po klimu i ozonski omotač nego ugljen-dioksid, što praktično znači da 1 tona metana oštećuje ozonski omotač (efekat staklene bašte) kao 21 tona ugljen-dioksida. Srednje vreme reakcije za metan sa ozonom je reda veličine 25 godina a ugljen-dioksida dostiže red veličine 80 godina, što takođe u mnogome utiče da je metan oko 21 put opasniji po ozonski omotač u odnosu na CO2 i prvenstveno iz razloga, što je potrebno 3 molekula ozona O3 da bi se metan pretvorio u ugljen-dioksid CO2.

Da bi se odstranili negativni uticaji nekontrolisanog širenja deponijskog gasa, izvodi se plansko sakupljanje i prisilno usmeravanje gasa ka mestu sagorevanja, što takođe pospešuje bržu stabilizaciju svežih delova deponije, smanjuje zagađivanje otpadnih voda, omogućava korišćenje energije na deponiji (grejanje, topla voda, struja).

Zakonska obaveza sakupljanja i spaljivanja deponijskog gasa nameće pravo rešenje: sagorevanje gasa u energetske svrhe uz stvaranje ekonomske dobiti. Ovaj koncept podrazumeva postavljanje vertikalnih perforiranih cevi u telo deponije (bunari, trnovi, sonde) i njihovo horizontalno povezivanje. Preko jednog kompresorskog postrojenja deponijski gas se isisava, sabija, suši i usmerava ka gasnom motoru. Iz sigurnosnih razloga preporučuje se ugradnja visokotemperaturne baklje, koja preuzima viškove proizvedenog gasa.

  

Slika Prikaz sistema za sakupljanje deponijskog gasa, 1.pokrov deponije 2.vertikalne perforirane cevi za sakupljanje biogasa, 3.odvođenje viška tečnosti i biogasa, 4.sistem odvođenja biogasa, 5. filtracija biogasa, 6.sagorevanje viška biogasa, 7.CHP – kogeneracija na biogas, 8.transformator, 9.sistem grejanja

 

Kao polazna vrednost za proračun energetskog bilansa služi podatak da po toni komunalnog smeća nastaje, u vremenu od 20 godina, prosečno 200Nm3 (pri p=1.013·105 Pa i na t=0°C) deponijskog gasa. Za godišnju količinu od 50.000 tona komunalnog smeća (grad od 150.000 stanovnika) i vreme punjenja deponije od 20 godina, na deponiji bi nastalo 200 miliona kubnih metara deponijskog gasa. Ako bi se sistemom sakupljanja gasa i kontrolom kvaliteta na raspolaganje gasnim motorima stavilo oko 50% navedene količine gasa u funkciju, to bi značilo da se za proračun energetskog bilansa može računati sa oko 100 miliona Nm3 deponijskog gasa, odnosno prosečno godišnje 5 miliona Nm3 tj. 625 Nm3/h. Ova količina gasa sa Hu = 5kWh/Nm3 preko CHP – kogenerativnih modula omogućava godišnju proizvodnju od 9 miliona kWh struje i 12 miliona kWh toplote. Proizvedena količina struje pokriva potrebe oko 2500 porodičnih kuća. Sa ovom proizvodnjom električne energije, štedi se u jednoj elektrani na lignit oko 18.000 tona lignite godišnje. Na ovaj način se 300 Nm3/h ili oko 215 kg/h metana sadržanog u deponijskom gasu ne predaje u atmosferu, što je važan ekološki aspekt primene gasnih motora u očuvanju ozonskog omotača.


  Biogas - sintetski gas iz drvne biomase

Gasifikacija drvenog otpada može da reši vrlo značajan ekološki problem kontaminacije tla, vodotokova i vazduha, koji nastaju na mestu odlaganja otpada iz pilana, drvno-prerađivačke industrije, industrije papira, šumskog i poljoprivrednog čvrstog otpada.

Gasifikacija drvenog otpada, uz rešavanje ekološkog problema, ima značajnu ekonomsku karakteristiku, jer omogućava iskorišćenje energetskog potencijala sadržanog u otpadnom drvetu za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije. Na ovaj način energetski potencijal starog i otpadnog drveta se može plasirati potrošačima koji su udaljeni od deponija drvenog otpada, tako što se gas transportuje do potrošača energije ili se električna energija plasira u elektro-distribucionu mrežu i tako dolazi do potrošača (industrija, naseljena mesta, turistički centri).

Iz svakog kilograma suve mase moguće je proizvoditi oko 2Nm3 gasa energetske vrednosti od 1.6 do 2.4kWh/Nm3. Pripremljena drvena masa se ubacuje u reaktor gde se odvijaju procesi sušenja, termičkog razlaganja, redukcije, oksidacije i gasifikacije. Rezultat procesa je razgradnja dugih organskih molekula CHmOn i stvaranje molekula C, CO, CO2, H2 i CH4. Gasovita faza napušta reaktor, a čvrsta materija (šljaka, pepeo, ugalj), u zavisnosti od sastava, koristi se kao sekundarna sirovina. Na narednoj slici prikazano je slika postrojenja kapaciteta 130MW u Finskoj za proizvodnju sintetskog gasa

Nastali gas se priprema (hlađenje, uklanjanje kondenzata i čađi, filtriranje), skladišti ili vodi direktno do kogeneracionog postrojenja, gde se proizvode električna i toplotna energija. Proizvedena energija se koristi za interne potrebe ili se plasira u elektrodistribucionu mrežu, odnosno daljinski sistem grejanja. Predložen proces rada sa drvnom biomasom u sistemu gasifikacije je složen proces i dosta skuplji u odnosu na termogeneraciju ili proces kogeneracije na drvnu biomasu, naročito ukoliko tehnologija dozvoljava sagorevanje u sirovoj formi, a poredeći sa proizvodnjom metana iz poljoprivredne biomase je takođe skup i nedovoljno istražen. Lider u ovoj tehnologiji je Institut poljoprivrednih nauka u Minhenu.


Slika Princip tehnologije proizvodnje sintetskog gasa iz drvne biomase, gde je jedan od produkata koji se sagorevaju, metan


   Biogas iz otpadnih voda

Na uređajima za precišćavanje otpadnih voda sa anaerobnom stabilizacijom mulja nastaje biogas, koji predstavlja vrlo interesantan izvor energije. Efikasnost produkcije biogasa obezbeđuje se održavanjem temperature (oko 35°C), pH vrednosti, mešanjem i odstranjivanjem kiseonika i toksičnih materija. U anaerobnim reaktorima – digestorima nastaje biogas kao mešavina gorivih i negorivih gasova prosečnog sastava: metan 55-75%, ugljen-dioksid 25-45%, i ostali gasovi, kao što su vodonik, kiseonik, ugljen-monoksid, azot, vodonik-sulfid, amonijak i vodena para. Prikaz sistema prerade otpadnih voda i način dobijanja biogasa u procesu obrade otpadnih voda.

 

   Poljoprivredni biogas

Poljoprivredni biogas se dobija iz otpada – ostatka koji nastaje u poljoprivrednoj proizvodnji. Kao sirovina koristi se tečni stajnjak iz stočarske proizvodnje, biljni ostaci iz poljoprivrede i bilo koja vrsta biomase koja u sebi ima uvećan odnos materija sa ugljenikom, a da takođe imaju uvećan procenat vlažnosti. Inače se smatra da je podesnije za korišćenje suve25% vlažnosti da se koristi u procesu proizvodnje biogasa. U stočarstvu nastaju znatne količine tečnog stajnjaka koji se koristi za proizvodnju biogasa, a količina proizvedenog biogasa zavisi od koncetracije suve materije, ukupne količine organske materije i prisustva hranljivih materija potrebnih za razvoj mikroorganizama u stajnjaku, kao i konstrukcije postrojenja u kome se vrši anaerobno vrenje. Prema procenama u svetu se godišnje dobija oko 5 milijardi tona biljne mase otpada koja se može koristiti kao sirovina. Prema stručnim analizama potencijala otpadne biomase na Teritoriji Republike Srbije, svake godine je prisutno 12.5 miliona tona biomase, od toga je za AP Vojvodinu oko 9 miliona tona biomase, gde se smatra da je oko 25% od te biomase pogodno za korišćenje u svrhu proizvodnje biogasa, odnosno oko 2.25 miliona tona biomase, što je dovoljno za pokretanje 300MW kapaciteta biogas proizvodnje. Prema klasifikaciji biomase koja bi se mogla koristiti za proizvodnju biogasa, a da je iz poljoprivrede možemo napraviti sledeću podelu:

  • biomasa dobijena iz silaže, ili viškovi u primarnoj poljoprivrednoj proizvodnji,
  • biomasa koja se dobija iz sekundarne poljoprivredne proizvodnje – prehrambena industrija
    • ostaci iz industrije mesa – biorazgradivi konfiskati krv, meso, koža
    • pojedini ostaci iz sekundarne mesne industrije finih mesnih prerađevina
    • industrija testenine
    • proizvodnja sokova – pokvareno voće, sok koji dugo stoji, višak ugljenih hidrata iz proizvodnje sokova – nerafinisana fruktoza
    • proizvodnja alkoholnih pića – gotovo svi ostaci u proizvodnji, naročito su pogodni proizvodni procesi za proizvodnju piva
  • tečni stajnjak iz stočarstva, izmet i fekalije životinja,
  • kafilerijski konfiskat – otpad koji može biti čak i biohazardni, jer proces anaerobne digestije eliminiše i patogene organizme.

Pronađite nas na: