Biogaz jest gazem powstającym w wyniku fermentacji beztlenowej materii organicznej, np. biomasy, odchodów zwierzęcych, osadów ściekowych, biodegradowalnych stałych odpadów komunalnych. Ponieważ powstaje samoczynnie między innymi na wysypiskach, znany jest również jako gaz wysypiskowy.
Podstawowym składnikiem biogazu jest metan, w ilości najczęściej ok. 50%. Resztę stanowi dwutlenek węgla i azot. W beztlenowym procesie produkcji biogazu niszczone są chorobotwórcze czynniki znajdujące się w materiale wsadowym. Niestety powstający samoczynnie gaz wysypiskowy jest bardzo groźnym gazem cieplarnianym. Z tego względu, a także ze względu na możliwość samoczynnego wybuchu gazu na składowiskach odpadów komunalnych montuje się niekiedy instalacje odgazowujące. Służą one do zbierania gazu, gromadzenia go w jednym miejscu, a następnie spalania. Może on być spalany w pochodni lub służyć do zasilania silnika spalinowego lub turbiny gazowej, co pozwala na jego wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej i ciepła.
Biogaz można produkować sztucznie, poprzez doprowadzanie do fermentacji biodegradowalnego wsadu w środowisku beztlenowym (bez dostępu powietrza), w tzw. komorze fermentacyjnej. Jest ona przygotowana tak, by wytrzymała wzrost ciśnienia spowodowany produkcją biogazu i zapewniała właściwe warunki dla rozwoju bakterii. Biogazownie zazwyczaj buduje się w pobliżu miejsc, w których produkowany jest wsad, np. w gospodarstwach rolnych produkujących duże ilości biomasy (np. słomy) lub odchodów zwierzęcych. Celem ich budowy jest produkcja biogazu albo utylizacja odpadów.
Uproszczony schemat instalacji biogazowni
Od roku 1994 w Polsce zainstalowano 20 biogazowni w miejskich oczyszczalniach ścieków. Przykładem polskiego wdrożenia biogazowni rolniczej wraz z komponentem kompostowni była inwestycja w Duchnowie. Instalacja pracowała nieprzerwanie od 1993 do 1995 roku, przy czym w sensie energetycznym produkowała jedynie gaz używany do celów socjalnych (ogrzewanie budynków).
Przy wilgotności wsadu poniżej 15% albo przy dostępie powietrza produkcja biogazu zostaje zatrzymana. Na szczęście w naszych warunkach klimatycznych wilgotność rzadko spada poniżej 15%. Im większa wilgotność, tym lepiej. Tlen wstrzymuje proces fermentacji metanowej, więc nie wolno dopuszczać powietrza do reagującego materiału.
Ilość i jakość biogazu zależy w dużej mierze od wsadu, tzn. od składu materiału wsadowego do procesu. Jego wartość opałowa jest około dwukrotnie niższa niż gazu ziemnego, co wynika z dwukrotnie niższej zawartości metanu.
Spaliny ze spalania biogazu są znacznie bardziej czyste niż spaliny z węgla czy oleju opałowego i mniej uciążliwe dla klimatu, bo zawierają mniej dwutlenku węgla, a więcej pary wodnej. Inna sprawa, że biogaz produkowany z biomasy roślinnej emituje tylko tyle CO2 ile wcześniej rośliny wyciągnęły z atmosfery.
Sprężony i oczyszczony biogaz może zastąpić CNG (sprężony gaz ziemny) jako paliwo dla pojazdów, wykorzystywany w silnikach spalinowych lub ogniwach paliwowych. Może też być wprowadzany do sieci jako zastępczy gaz ziemny – Substitute Natural Gas.
Aktualne trendy w polskim sektorze, energetycznego wykorzystania biogazu pozyskanego z osadów ściekowych wskazują na wzrost zainteresowania nowoczesnymi technologiami. Zwłaszcza produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Technologie te pozwalają uzyskać wysoką sprawność, mniejszą awaryjność silników biogazowych i krótsze przestoje, co w zestawieniu z wymogiem nieprzerwanej pracy oczyszczalni poprawia opłacalność inwestycji pomimo wyższych kosztów inwestycyjnych. Obecnie powstają biogazownie oparte na wykorzystywaniu odpadów pochodzących z produkcji rolnej (uprawa roślin, hodowla zwierząt) z zakładów przetwórstwa spożywczego, mleczarni, cukrowni, gorzelni, zakładów mięsnych i ubojni. Instalacje do utylizacji odpadów organicznych z jednoczesną produkcją biogazu. Wykorzystanie biogazu do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła pozwala na szybki zwrot kosztów inwestycji. W procesie fermentacji powstaje także przyjazny środowisku i dobrze wchłaniany przez rośliny nawóz organiczny.
Źródło: Piotr Budziński, Kujawsko-Pomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego, www.kpodr.pl
