Obiogás é ungas combustible que se xera en medios naturais ou en dispositivos específicos, por medio de reaccións de biodegradación damateria orgánica pola acción demicroorganismos e outros factores, en ausencia deoxíxeno (é un procesoanaeróbico). O biogás resultante é unha mestura de gases dos cales o máis importante é ometano (CH4). Pode producirse a partir de materiais dispoñibles local ou rexionalmente como lixo reciclado ou outros materiais biodegradables comoesterco, residuos vexetais ou de colleitas, eaugas residuais. É unha fonte deenerxía renovable e en moitos casos produce unha signatura de cabono moi pequena. A este gas tamén se lle chamagas dos pantanos, porque neles se produce unha biodegradación de residuos vexetais semellante á descrita que xera este gas.
A produción de biogás por descomposición anaeróbica é un modo considerado útil para tratar residuosbiodegradables, xa que produce uncombustible valioso, ademais de xerar un efluente que pode aplicarse como acondicionador desolos oufertilizante agrícola xenérico.
O biogás é unha mestura de gases constituída pormetano (CH4) nunha proporción entre o 50% e o 70% en volume, edióxido de carbono (CO2), e contén pequenas proporcións doutros gases comohidróxeno (H2),nitróxeno (N2),oxíxeno (O2) esulfuro de hidróxeno (H2S).[1] O biogás ten como termo medio un poder calorífico entre 18,8 e 23,4 megajoules por metro cúbico (MJ/m³).
A composición do biogás varía dependendo da orixe do proceso dedixestión anaeróbica. O biogás de vertedoiros de lixo ten tipicamente concentracións de metano do 50%. Con tecnoloxías máis avanzadas do tratamento do lixo pode producirse biogás cun 55%–75% de metano,[3] que en reactores libres de líquido pode chegar ao 80%-90% de metano usando técnicas de purificación do gas in situ.[4] O biogás producido contén vapor de auga, e a fracción do volume correspondente ao vapor de auga é función da temperatura do biogás; a corrección do volume de gas, contido de vapor de auga e expansión térmica pode facerse con fáciles cálculos matemáticos[5] para obter o volume estandarizado de biogás seco.
Nalgúns casos o biogás conténsiloxanos, que se forman pola descomposición anaeróbica de materiais que forman parte de xabóns e deterxentes. Durante a combustión de biogás que contén siloxanos, libérasesilicio, que pode combinarse con oxíxeno libre ou outros elementos. Poden formarse depósitos constituídos principalmente porsílice (SiO2) ousilicatos (SixOy) e poden contercalcio,xofre,cinc, efósforo. Estes depósitos de mineral branco acumúlanse formando unha capa de varios milímetros de grosor e deben ser retirados por medios químicos ou mecánicos.[6]
O biogás pode utilizarse para a produción de electricidade a partir de residuos,[7] nunmotor de gas decoxeración (CHP), que producen electricidade e calor, nos que a calor residual procedente do motor é utilizada convenientemente para quentar o dixestor; cociñar; calefacción ou producir auga quente. Se o biogás se comprime, pode substituír o gas natural comprimido para utilizalo como combustible para vehículos.[8]
O biogás bruto obtido directamente da dixestión ten como moito ata o 60% de metano e un 29% de CO2 con trazas de H2S (sulfuro de hidróxeno), e non ten suficiente calidade para ser utilizado como gas combustible para maquinaria. Ademais, a natureza corrosiva do sulfuro de hidróxeno pode esnaquizar as instalacións internas da planta.
O metano do biogás pode ser concentrado nun concentrador de biogás para que chegue a ter os mesmos estándares de calidade que ogas natural fósil (o cal á súa vez tamén se somete a un proceso de limpeza), de modo que o biogás se transforma enbiometano. O metano concéntrase ata o 98% e deben eliminarse o dióxido de carbono, auga, sulfuro de hidróxeno, e asparticulas. Hai varios métodos para conseguir este melloramento, dos cales o máis usado é o lavado con auga. No lavado con auga o gas flúe a alta presión nunha columna onde o dióxido de carbono e outros compoñentes traza son limpados por un fluxo de auga que vai contracorrente.[9]
Unbiodixestor é un sistema natural que aproveita a dixestión anaerobia (en ausencia de oxíxeno) realizada polas bacterias que xa habitan noesterco, para transformar este en biogás efertilizante. O biogás pode ser empregado como combustible nas cociñas e iluminación, ou, en grandes instalacións, pódese utilizar para alimentar unxerador que produza electricidade. O fertilizante inicialmente considerouse un produto secundario, mais actualmente se lle está dando a mesma importancia ou maior, que ao biogás, xa que proporciona ás familias campesiñas de moitas partes do mundo un fertilizante natural que mellora moito o rendemento das colleitas.
Os biodixestores familiares de baixo custo están amplamente implantados en países dosueste asiático e naIndia, e, en menor medida noutros países como aArxentina,Cuba,Colombia e oBrasil. Estes modelos de biodixestores familiares son de baixo custo, doada instalación e mentemento.
Equipo de reciclaxe de esterco fácil de construír.
A produción de biogás en Europa varía notablemente dun país a outro. Os máis avanzados na produción e uso de biogás sonAlemaña,Austria eSuecia.[10] Outro reto para o éxito do uso do biogás é a percepción negativa da poboación europea desta fonte de enerxía.[11]
Pulado pola disputa sobre o gas de decembro de 2008 entreRusia eUcraína e a súa posible repetición, decidiuse iniciar naUnión Europea o proxecto "SEBE" (Sustainable and Innovative European Biogas Environment) que está financiado polo programaCENTRAL. O obxectivo é abordar a dependencia enerxética de Europa establecendo unhaplatforma en liña para compartir coñecementos e lanzar proxectos piloto encamiñados a concienciar á poboación e desenvolver novas tecnoloxías para a produción de biogás.[10]
En 2009 fundouse enBruxelas a Asociación do Biogás Europea (EBA) como unha organización sen ánimo de lucro que promova o desenvolvemento da produción de biogás sostible e o seu uso en Europa. En xullo de 2013 contaba con 60 membros de 24 países europeos.[12]
Os biodixestores deben ser deseñados de acordo coa súa finalidade, o gando que se dispoña, e a temperatura á que van traballar. Un biodixestor pode ser deseñado para eliminar todo o esterco producido nunha granxa de porcos, ou ben como ferramenta de saneamiento básico nun colexio. Outro obxetcivo sería proporcionar cinco horas de combustión nunha cociña a unha familia, para o que se requiren 20 quilos de esterco fresco diariamente. O fertilizante líquido obtido tamén é valioso, e un biodixestor deseñado para tal finalidade debe permitir que a materia prima estea máis tempo no interior da cámara hermética, e reducir a mestura con auga a 1:3.
Atemperatura ambiente á que vai funcionar o biodixestor indica o tempo de retención que cómpre para que as bacterias poidan dixerir a materia. En ambientes de 30 °C requírense uns 10 días a 20 °C, e con temperaturas menores o tempo aumenta.
Uns dos lugares onde se produce biogás en grandes cantidades é nos vertedoiros de lixo, onde se descompón o lixo orgánico húmido acumulado no vertedoiro en condicións anaerobias.[13][14][15]
Primeiramente, o lixo cóbrese e comprímese mecanicamente polo peso do material que se deposita enriba. Este material impide que se produza unha exposición ao oxíxeno, o que permite que prosperen os microbios anaerobios que realizarán a fermentación. O gas que se acumula nas capas inferiores do vertedoiro libérase lentamente á atmosfera (e pode ser explosivo) se o vertedoiro non foi preparado para capturalo.[16]
↑Richards, B.; Herndon, F. G.; Jewell, W. J.; Cummings, R. J.; White, T. E. (1994). "In situ methane enrichment in methanogenic energy crop digesters". Biomass and Bioenergy 6 (4): 275–274. doi:10.1016/0961-9534(94)90067-1.[1]
↑Richards, B.; Cummings, R.; White, T.; Jewell, W. (1991). "Methods for kinetic analysis of methane fermentation in high solids biomass digesters". Biomass and Bioenergy 1 (2): 65–26. doi:10.1016/0961-9534(91)90028-B.[2]
