Biogáz, biogáztermelés

Válasszon a következő menüpontok közül

Greenetik "Vortex" gyűrű fermentoros biogáz rendszer (mezofil és termofil)

Általános

A biogáz szerves anyagok mikrobák által anaerob körülmények között történő lebontása során képződő gázelegy. Körülbelül 45-70% metánt (CH4), 30-55% szén-dioxidot (CO2), nitrogént (N2), hidrogént (H2), kén-hidrogént (H2S), ammóniát és egyéb maradványgázokat tartalmaz (pl.: sziloxán, metil-merkaptánt (CH3SH)).

A biogáz a metánbaktériumok (Archaea baktériumok) anyagcsereterméke, amely anaerob közegben, levegőtől és oxigéntől elzárva, szerves anyagok lebontása által keletkezik. A metánbaktériumok életkörülményei csak akkor optimálisak, ha a közegben található biomassza elegendő nedvességet tartalmaz (> 50 % H2O).

A szerves anyagok anaerob lebontása négy lépésben történik: hidrolízis, savképződés, acetátképződés és metánképződés (lásd az ábrát). Az első két szakaszban a felhasznált alapanyagok folyékonnyá válnak és feltáródnak, a tulajdonképpeni metánná átalakulás az utolsó két fokozatban történik. Az egyes lépések nem csak a résztvevő mikroorganizmusok és a keletkező termékek által különböznek egymástól, hanem a szükséges környezeti feltételekben is.

A szerves anyagok anaerob lebomlása

Hidrolízis

A lebontásnak ebben az első fázisában a nagy szénatomszámú anyagok, úgy mint a szénhidrátok, fehérjék és zsírok az exoenzimek által alacsony szénatomszámú molekulákká, vízben oldódó töredékrészekre lesznek bontva.

Savképződés (acidogenézis)

A hidrolízis folyamán képződött monomereket és oligomereket ugyanazok a baktériumok veszik ismét fel, és végzik további felbontásukat, amelyek már a hidrolízis folyamán is kifejtették hatásukat. A keletkező termékek fő részét rövid láncú karbonsavak, alkoholok, hidrogén és szén-dioxid ill. hidrogénkarbonát képezik. A keletkező bomlási termékek összetétele nagymértékben függ a térfogatterheléstől és a pH értéktől. A hidrolízis folyamán a mikroorganizmusok számára az optimális pH értéktartomány pH 5,3 és pH 6,7 között van.

Acetátképződés (acetogenézis)

Az acetogén mikroorganizmusok (acetátképzők) a savképződés és metánképződés összekötő kapcsaként szerepelnek. A savképző mikroorganizmusok anyagcsere termékeit az acetogén mikroorganizmusok metanogén úton hasznosítható anyagokká alakítják át, mint pl. ecetsav, hidrogénkarbonát, hidrogén és szén-dioxid. Ebben a szakaszban a mikroorganizmusoknak a reakció kinetikája és a hidrogén, mint kiválasztási termékük gátló hatásának elkerülése miatt, a metanogén mikroorganizmusokkal szimbiózisban kell élniük. Ezekben a reakciókban képződnek az anaerob lebontás utolsó lépéséhez, a metanogén fázishoz szükséges kiindulási anyagok.

Metánképződés (metanogénézis)

A metánképzők mint szakosodott baktériumok csak kevés szubsztrátumot tudnak átalakítani, mint pl. ecetsav, hangyasav, metanol és szén-dioxid. A hidrogén univerzális szubsztrátumként szerepel, a szén-dioxid viszont szénforrás és elektron-akceptor. Ezen felül biztosítani kell az acetogén és metanogén fázis szimbiotikus mikroorganizmusainak térbeli közelségét. A mikroorganizmusok számára optimális pH érték az acetogenézis és metanogenézis folyamata alatt pH 6,8 és pH 7,5 között mozog. A metánbaktériumok munkahőmérséklete 5 °C és 70 °C között van. A mezofil törzsek hőmérséklet-tartománya 25 °C … 40 °C, a termofil törzseké 45 °C … 60 °C. A metánképződés folyamatának fontos feltételei többek között a szubsztrátum pH értéke, a tápanyaggal való ellátás minősége és folytonossága, az anyag felszíne, gátló anyagok a szubsztrátumban, a fermentor térterhelése, a szubsztrátum gáztalanítása és a tartózkodási idő.

A biogáz felhasználásának lehetőségei

Magas energiatartalma miatt (kb. 50 - 60% metán) energiatermelésre lehet hasznosítani. A biogáz energiatartalmát a metántartalomból lehet következtetni: 1 m3 metán 9,94 kWhenergiát tartalmaz. 60%-os metántartalom esetén 1 m3 biogáz 0,6 l tüzelőolaj energiájával egyenértékű. Lehetséges felhasználási módok:

meleg víz előállítása biogáz üzemű kazánban;
kapcsolt villamos- és hőenergia termelés (kogeneráció), hűtőközeg előállítása esetén trigeneráció;
földgáz minőségű biometán előállítása.

1. Melegvíz előállítása biogáz kazánban

A biogáz legegyszerűbb és legolcsóbb hasznosítási módja biogáz égetésére alkalmas kazánban meleg víz előállítás. A fejlődő országokban ez az egyik legelterjedtebb hasznosítási mód. A biogáz üzemű kazánokat el lehet látni olyan égőfejekkel is, melyek alkalmasak egyéb folyékony vagy légnemű energiahordozók elégetésére (fűtőolaj, földgáz, PB gáz). Ehhez az egyszerű hasznosítási módhoz nagyban hasonlít a fejlődő országok energiaellátását célzó programok eredményeképpen létrejött egyszerű felépítésű biogáz üzemű tűzhelyek és lámpák használata. A vezetékes villamos rendszerektől elzárt területeken a biogáz üzemű lámpa lehetőséget biztosít olcsó fényforrás használatra.

2. Kapcsolt villamos- és hőenergia termelés

A biogáz üzemű generátorblokk, melynek felépítése azonos a földgáz üzemű kogenerációs berendezésekkel, a gázmotor nagyságától függően a biogáz energiatartalmának 25-42%-át képes villamos energiává alakítani, míg termikus hatásfoka 40%-körül alakul. A kis teljesítményű motorok elektromos hatásfoka alacsonyabb. A kogenerációs berendezések össz hatásfoka (elektromos és termikus) 75% fölött van.

3. Biometán előállítása

Számos technológia létezik, melynek segítségével a biogázban található szén-dioxidot és egyéb olyan gázokat le lehet választani, melyek eltávolítása után a földgáz minőségével egyező ún. biometánt kapunk. A biometán, amennyiben megfelel az MSZ 1638-ban közölt földgáz minőségi paramétereknek, a földgáz hálózatba betáplálható. Magyarországon még nem valósítottak meg biogáz tisztító berendezést és földgáz hálózati betáplálást.

vissza az oldal elejére

A lebontási maradék hasznosítása

A fermentáció után visszamaradt anyag sokkal jobban alkalmazható talaj szerves anyag utánpótlás biztosítására, mint az istállótrágya, mert:

az anaerob kezelés során az értékes nitrogén tartalom megőrződik,
az elfolyó anyag savassága csökken, a pH értéke 7-ről 8-ra emelkedik,
istállótrágya esetében a C/N arány 30-50%-kal csökken, tehát a keletkező termék alkalmas közvetlen mezőgazdasági alkalmazásra,
a folyamatban a foszfor és kálium tartalom a növények számára könnyen felvehető állapotba kerül,
a gyommagvak csírázóképessége mezofil folyamatban csökken, termofil folyamatban gyakorlatilag megszűnik,
a termék sokkal kevesebb kellemetlen szaganyagot tartalmaz és könnyen vízteleníthető.

A fermentáció eredményeként a hulladék elhelyezéssel járó közegészségügyi problémák csökkennek, mert:

az anaerob fermentáció során az emberre veszélyes patogén baktériumok jelentős része elpusztul (termofil folyamatban teljes fertőtlenítés következik be),
a termék térfogata számottevően csökken, tehát könnyebben és biztonságosabban tárolható,
a környezetet szennyező anyagok koncentrációja csökken az anaerob fermentáció után

vissza az oldal elejére

Biogáz technológia szerepe/jelentősége

Szemétlerakó – légköri metánszennyezés csökkentése, energiatermelés
Szennyvíziszap – technológia szerves része, energiatermelés
Állati eredetű hulladékok – környezetbarát megsemmisítés, energiatermelés
Növényi eredetű hulladékok – korszerű kezelés, energiatermelés
Energianövények – szántóföldek hasznosítása, energiatermelés

Biogáz potenciál Magyarországon

Állati hulladékokat kezelő regionális üzemek: 10 – 15 MW el
Nagy városok szerves hulladékát kezelő biogáz üzemek: 20 – 30 MW el
Szennyvíziszap feldolgozó biogáz üzemek: 10 – 15 MW el
Állattartó telepek: 10 – 15 MW el
100 000 ha területen termelt energianövények feldolgozása: 200 – 250 MW el

vissza az oldal elejére

Támogatások biogáz rendszerekre

A biogázal villamos energiával kapcsolatosan a KEOP keretében pályázati lehetőség van. Ezért a Greenetik Kft. Magyarország egész területén pályázatírókkal működik együtt, hogy minden projektre az ideális pályázati lehetőséget tudjuk ajánlani. A pályázat benyújtásában is támogatjuk partnereinket/ügyfeleinket.

Támogatási lehetőségek az új Széchenyi terv keretében 2011 május 16-án felfüggesztésre került.

vissza az oldal elejére

Greenetik "Vortex" gyűrű fermentoros biogáz rendszer (mezofil és termofil)

A Greenetik "Vortex" gyűrűs biogáz üzemek a 3.-ik generációs technológiát képviselik a biogáz gyártásban. A rendszer a közép- és kelet-európai viszonyokhoz, és felhasználásra kerülő alapanyagokhoz van kifejlesztve.

A rendszer előnye, hogy flexibilis alapanyag felvételre képes. Ez olyan telephelyeken fontos ahol nagy mennyiségű trágya és zöldanyag (mint pl.: kukorica siló) kerülnek felhasználásra. A Vortex® rendszer képes ezeket és más alapanyagokat homogenizálni, mely lényeges a biogáz termelés eredményéhez. Az alapanyag felúszás elkerülése a speciális keverő út által lehetséges. A rendszereink 250kW-tól több MW-os méretig terjednek.

Magas üzemi és gazdasági biztonság

50%-al kevesebb önenergia felhasználás (áram) a hagyományos rendszerekkel szemben
50%-al kevesebb hő felhasználás a hagyományos rendszerekkel szemben
A megtakarítások által gyorsabb megtérülés, biztonságosabb üzemeltetés
A keverési út biztosítja az alapanyagok homogenizálását
Az alapanyag felúszását a keverőút geometriával lehet elhárítani
Teljesen hidraulikus átfolyások a fermentorok és végtárolók között
Keverők üzem közben cserélhetőek
A fő fermentor és utó fermentor önállóan is üzemeltethető
Csak központi, kevés önenergia felhasználás
Flexibilis rendszer, nem alapanyagfüggő