Energii alternative - biogaz

Dacă în urmă cu câteva decenii problema înlocuirii surselor convenționale de energie nu era deloc una stringentă, în ziua de azi, această problemă se impune în mod imperios a fi rezolvată având în vedere epuizarea în curând a petrolului și gazelor naturale. Printre sursele de energie regenerabilă se numără și biomasa, reziduurile organice sunt transformate printr-un proces de fermentație numit digestie anaerobă în mai mulți produși dintre care unul este biogazul.

Digestia anaerobă (DA) este un proces natural în decursul căruia bacteriile cedează carbonul în materia organică. Acest proces produce un amestec de metan și bioxid de carbon, amestec numit biogaz. Procesul are loc numai în absența oxigenului, de unde și denumirea de „anaerob” (literar însemnând „fără aer”).

Digestorul – un rezervor ermetic în care are loc digestarea (fermentatia). Digestorul este alimentat cu materie organică și produce biogaz. Substratul rezultat în urma procesului de digestie este numit digestat.

Digestatul este constituit în principal dintr-un lichid puternic nutritiv și fibre nedigerate.

Digestatul poate fi trecut printr-un separator, care separă o fracțiune din fibre de lichid.

Fracțiunea lichidă este un fertilizator care conține valorosul azot nutritiv și o parte de fosfor și potasiu, într-o formă care este foarte folositoare pentru recolte. Fracțiunea de fibre, bogată în fosfor, poate fi îmbogățită cu compost pentru a da naștere unui îngrășământ de înaltă calitate, cu proprietăți asemănătoare turbei în produsele de horticultură.

Biogazul poate fi utilizat pentru a produce căldură într-un boiler pe gaz, sau electricitate și căldură utilizând un motor și un generator sau poate fi purificat și folosit ca și combustibil pentru vehicule. Ultimele cercetări arată existența unor posibilități de a utiliza biogazul pentru celulele de combustibil și pentru producerea de hidrogen.

Astfel, o uzină de digestie aerobă are trei produse principale:

• Biogaz, pentru producția de energie.

• Lichid de fertilizare.

• Fibre pentru îngrășământ.

Biogazul este ars de obicei într-un boiler pentru a completa necesarul de încălzire al fermei și al locuinței. Digestoarele anaerobe de dimensiuni mai mari pentru care materia organică este adusă din mai multe surse sunt numite uzine centralizate de biogaz. Biogazul provenit din astfel de centrale este în general trecut printr-o Uzină de Căldură și Putere Combinată. Energia electrică generată este trimisă către rețeaua electrică de distribuție, în timp ce căldura este utilizată local.

Procesul de digestie anaerobă se produce în următorii patru pași:

1. Hidroliza: numeroșii polimeri sunt descompuși de către enzime.

2. Acidogeneza: fermentațiile acidogenetice sunt cele mai importante, acetatul fiind principalul produs rezultat. Sunt produși de asemenea acizi grași volatili împreună cu bioxid de carbon și hidrogen.

3. Acetogeneza: descompunerea acizilor volatili în acetat și hidrogen.

4. Metanogeneza: acetatul și hidrogenul sunt transformați în metan și bioxid de carbon.

Modul de alimentare al digestorului poate fi continuu sau discontinuu. În grupa sistemelor cu încărcare discontinuă substanța proaspătă este introdusă în același timp cu o inoculare de materie digestată într-un vas de reacție.

O altă formă a modelului procesului discontinuu este reprezentată de sistemele de depozitare.

Sistemele de acumulare cu debit constant sunt cele mai cunoscute modele de digestoare pe șantierele fermelor din domeniul biogazului.

Un alt sistem cunoscut este rezervorul reactor cu curgere continuă. În acest caz reziduurile neprelucrate sunt pompate în mod regulat în digestor, dislocând un volum egal cu cel al materiei digestate.

Digestorul poate fi proiectat orizontal ori vertical. Modelul orizontal are următoarele avantaje: se pot folosi malaxoare eficiente și cu consum redus de energie.

În comparație cu modelul orizontal, rezervoarele verticale au avantajul de a prezenta un raport suprafață/volum mai bun. Astfel, necesarul de material și pierderile termice sunt reduse.

Un dezavantaj cheie este faptul că nu se poate obține opritorul de curgere.

În conformitate cu obiectivele stipulate în Carta Albă a Uniunii Europene, se estimează că energia electrică ce va fi produsă din surse energetice regenerabile (SRE) la nivel european în anul 2010, va fi următoarea:

Energie electrică [TWh/an].

Energia eoliană 80.

Hidro 355.

Fotovoltaică 3.

Biomasă 230.

Geotermală 7.