Ezt a szócikket tartalmilag és formailag isát kellene dolgozni, hogy megfelelő minőségű legyen. További részleteket a cikkvitalapján találhatsz. Ha nincs indoklás a vitalapon, bátran távolítsd el a sablont!
Az erjesztett trágyából fejlődő gáz energia előállítására is használható
Abiogáz szerves anyagok mikróbák általanaerob körülmények között történő lebontása során képződő gázelegy. Körülbelül 45-70%metánt (CH4), 30-55%szén-dioxidot (CO2),nitrogént (N2),hidrogént (H2),kénhidrogént (H2S), ammóniát és egyéb maradványgázokat tartalmaz (pl.: sziloxán, metil-merkaptánt (CH3SH)).
Acetogén fázis: ebben a fázisban azacetogén baktériumok az előző fázis anyagait alakítják ecetsavvá.
Metánképződés: ebben a fázisban az ecetsavatmetanogén baktériumokmetánná, szén-dioxiddá és vízzé alakítják. A hidrogén (H2) és a szén-dioxid (CO2) metánná ésvízzé alakul át:
Összességében elmondható azonban, hogy amikrobiológiai folyamatokat két fő fázisra bonthatjuk: az egyikben afermentáció történik (első két fázis), a másodikban pedig a metánképződés. A második fázisban ugyanis az acetogén baktériumok csak a metanogén baktériumokkal együtt (szimbiózisban) képesek működni.
Az optimális fermentáció követelménye a megfelelőszén–nitrogén arány (a szén aránya a nitrogénhez viszonyítva) a fermentálandó anyagban. Ideális esetben ez az arány 13:30. A lebontási maradékban található nitrogén vegyületek a növények számára könnyen felvehető formában vannak jelen.
Magas energiatartalma miatt (kb. 50 - 60%metán) energiatermelésre lehet hasznosítani. A biogáz energiatartalmát a metántartalomból lehet következtetni: 1m³ metán 9,94kWh energiát tartalmaz. 60%-os metántartalom esetén 1m³ biogáz 0,6l tüzelőolaj energiájával egyenértékű. Lehetséges felhasználási módok:
hagyományos, "ázsiai" felhasználások a több millió háztartásban (főzőlap, lámpa stb.);
meleg víz előállítása biogáz üzemű kazánban;
kapcsolt villamos- és hőenergia termelés (kogeneráció), hűtőközeg előállítása esetén trigeneráció;
A biogáz tömeges használatának története nagyjából másfél évszázados, elsősorban Kínában és Ázsia más országaiban. Ezek túlnyomórészt nem ipari, hanem háztartási használatok, osztott termelést valósítanak meg a környezetet terhelő koncentrált termelés helyett. A fejlődő országok energiaellátását célzó programok eredményeképpen elterjedtek az egyszerű felépítésű biogáz üzemű tűzhelyek és lámpák. A vezetékes villamos rendszerektől elzárt területeken a biogáz üzemű lámpa lehetőséget biztosít olcsó fényforrás használatára.
A biogáz egyszerű és olcsó hasznosítási módja biogáz égetésére alkalmas kazánban melegvíz előállítása is. A fejlődő országokban ez is elterjedt hasznosítási mód. A biogáz üzemű kazánokat el lehet látni olyan égőfejekkel is, melyek alkalmasak egyéb folyékony vagy légnemű energiahordozók elégetésére (fűtőolaj, földgáz, PB gáz).
A biogáz üzeműkapcsolt energiatermelés, 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. A biogáz használata áramtermelésre azért is előnyös lehet, mert földgázt válthat ki, csökkentve ezzel a külső szállítóktól való függést.
Lényegesen magasabb összhatásfok érhető el biometánüzemű törpeaggregát és bojler összeépítésével (a víz melegítése és a motorblokk hűtése azonos folyamatok), amely használati melegvíz mellett elektromos áramot is termel (az esetleg felesleges áram tárolása rövid távon akkumulátorral, hosszú távon vízbontással, H2 és O2 gázok tárolásával a legelőnyösebb). Bár az elektromos hatásfok alacsony, a termikus hatásfok magas; az egyedüli veszteségforrás a kipufogógázzal távozó hő, az összhatásfok 90% feletti. Ez a megoldás semmiféle hálózatot nem igényel (semvillamos-hálózatot, semtávhő-hálózatot), ezértosztott/családi termelés céljára (azélelmiszer-önellátáson kívülenergia-önellátásra is) előnyös.
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 1648:2000 sz. földgáz minőségi paramétereknek, a földgáz hálózatba betáplálható. Magyarországon még nem valósítottak meg biogáz tisztító berendezést és földgáz hálózati betáplálást.
Ametanol-gazdaság egyik lényeges előnye azemissziómentes villamosenergia rendszer, amelynek sorándirekt metanolcella alkalmazásával zárt ciklusban körforgást végez 4 elem, a metanol, az oxigén, a szén-dioxid és a víz. Ennek indításához, a fosszilis ill. ipari eredetű szén-dioxid kiváltásához használható bioszén-dioxid is (az ilyen gázgyártás során - a biomettán-gyártással szemben - a biometán a szennyező, akár el is fáklyázható).
2006-ban az Európai Unióban 62.200 GWh energiát állítottak elő biogázból. Ebbe az energiamennyiségbe beletartozik adepóniagáz,szennyvíztelepi biogáz és az egyéb szerves anyagokból előállított biogáz is (többnyire mezőgazdasági biogáz üzemek).Németország és Nagy-Britannia közel 36% és majd 32%-os részaránnyal a legnagyobb biogáz termelő országok közé tartoznak. A többi tagországban lényegesen kevesebb biogázt termelnek és hasznosítanak. Nagy-Britanniában a depóniagáz a meghatározó (90%), míg Németországban az egyéb biogáz termelés (főleg mezőgazdasági alapanyagokat hasznosító üzemek) közel 50%-os aránnyal a meghatározó.Nagy-Britannia 1000 lakosra jutó átlagos energiatermelése biogáz alapon 28,1 Toe, míg Magyarországé 1 Toe.
Afermentáció után visszamaradt anyag sokkal jobban alkalmazható talaj szerves anyag utánpótlás biztosítására, mint az istállótrágya, mert:
-azanaerob 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 veszélyespatogén 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
Updated Guidebook on Biogas Development. United Nations, New York, 1984. Energy Resources Development Series No. 27. p. 178, 30 cm. * Bár döntő részben az ázsiai és óceániaicsaládi fejlesztésekkel foglalkozik (melyek kb. 11-12 millióan vannak és rohamosan szaporodnak), a családi alkalmazás körében a mai napig a legfontosabb alapmű, teljes. A Budapesti Műegyetem Központi Könyvtárában a raktári szám: O372859
[szerk.: Dr. Bai, Attila]: A biogáz. Száz magyar falu könyvesház Kht., Budapest, 2007. p. 284+cca20, 27 cm.ISBN 978-963-7024-30-6. * Noha azosztott (családi) termelés csak 10-15 oldalnyi (döntően a centralizált termeléssel foglalkozik), mégis fontos alapmű a technológiák, továbbá a magyarországi jogi környezet részletes ismertetésével. Bevezető részében igen értékes globális adatokat közöl.
