A biogáz jelentősége és felhasználási lehetősége Biogáz Unió Zrt. - a természettel egységben
A XXI. század egyik legnagyobb kihívása véleményünk szerint a környezettudatos életmód fontosságának felismertetése, technikáinak elterjesztése, ezen belül is egy nagyon átgondolt energiapolitika megvalósítása. Az egyre csökkenő fosszilis energiakészlet és a rohamosan növekvő energiaigény szorításában remek megoldást kínál a megújuló energiák piacán különösen fellendülőben lévő biogáz-ágazat. Több szinten is megvalósul a biogáz termelése során a környezettudatos felhasználás kritériuma, gondoljunk csak a felhasznált alapanyagok költségkímélő és a technológia költséghatékony voltára, az üzem alacsony sajátenergia-fogyasztására vagy a biogáz- termelés értékes melléktermékére. Maga a biogáz szerves anyagok levegőtől elzárt (anaerob) lebomlása során keletkező gázelegye, amely mintegy 50-70 % metánt tartalmaz. További összetevői: 30-40% szén-dioxid és (kis mennyiségben) kénhidrogén, nitrogén, szénmonoxid, víz.
Felhasznált alapanyagok A klasszikus biogáz üzemekben az állattartó telepeken képződő almos vagy hígtrágyát használjuk fel alapanyagként (szubsztrátumként). A későbbiekben a jobb biogáz-hozam érdekében energianövényeket, szerves –állati és növényi-hulladékokat is fermentálni tudunk, ezáltal tovább nő a gázkihozatal, az üzemi hatásfok ill. energiatermelés. A biogáz metán tartalma 23-szor veszélyesebb a környezetre, mint a széndioxid, így ennek hasznosításával nem csak energetikai, hanem környezetvédelmi célokat is elérünk. A trágya, a szerves hulladékok és energianövények fermentálásából nyert biogázt sokféleképpen tudjuk hasznosítani a mezőgazdaságban. Gázmotorban történő elégetésével elektromos áramot és hőt nyerünk, melyet fűtésre (istállók, szárítók, üvegházak stb.), hűtésre (istállók, tej, termény stb.) használhatunk. Emellett a nyers biogázt égetéssel direkt fűtésre is használhatjuk.
Költséghatékony technológia A megfelelő biogázüzem-technológia kiválasztásakor számos szempontot figyelembe kell venni. A legfontosabb paraméterek a gázkihozatal érdekében az egy-, vagy kétlépcsős technológia, a fermentor mérete, az alapanyag adagolás technikája, a gáztároló puffer térfogata, az üzem saját energia (villamos energia) fogyasztása. A biológia stabilitása és a nagyobb gázkihozatal érdekében választanunk kell az egylépcsős, párhuzamosasan kapcsolt biogáz üzem, vagy a kétlépcsős, sorba kapcsolt között. Az egylépcsős üzemben a száraz szerves anyag – melyből a gáz képződik – maximum 75 %-a, míg a kétlépcsősben a 90 %-a kerül lebontásra. Így a kétlépcsős biogáz-üzemek sokkal gazdaságosabbak, ugyanazon mennyiségű alapanyagból több gázt termelnek. A kétlépcsős technológiára épülő üzemek esetében a biológiai lebontás nagy része, a gázképződés 80 %-a az előfermentorban keletkezik, míg az utófermentorban a további 20 %. A biológiai lebontás esetleges zavara esetén a kétlépcsős üzemeknél az utófermentorból a stabil baktériumflórát vissza lehet cirkuláltatni az előfermentorba a zavar elhárítására, mely az egylépcsős rendszerben nem lehetséges és a biológiai folyamat felborulásához, üzemleálláshoz vezethet.
A Biogáz Unió Zrt. által alkalmazott technológia referencia üzeme Kenderes-Bánhalmán
A megfelelően nagy fermentoroknak köszönhetően az alapanyagok fermentorban töltött ideje növekszik, ami jobb gázkihozatali értékeket tesz lehetővé. A baktériumok a hosszú lebontási idő alatt az alapanyagban lévő szerves anyagokat nagyobb mértékben képesek lebontani, ezáltal nő a képződő biogáz mennyisége, az üzem jobb termelési értékeket tud elérni. A fermentorokban a lebontási folyamat meghatározott hőmérsékleten történik, amihez a mikrobapopulációk megfelelően alkalmazkodnak. Eszerint megkülönböztetünk mezofil és termofil rendszereket. A mezofil rendszerek 35-40 C-on működnek, széles körben elterjedtek. Amennyiben a fűtést termofil hőmérséklettartományra (55 C körüli hőmérséklet) alakítjuk ki, akkor az üzemet mezofil üzemmódban is használhatjuk. A termofil rendszer előnye a gyorsabb lebontás, a mikrobák azonban a hőmérséklet változására, valamint az alapanyag minőségi, mennyiségi változására érzékenyebbek, mint a mezofil baktériumok.
Fermentor keresztmetszet Időjárás álló fólia Fel-le mozgó gáztározó fólia
Túlnyomás szabályzó
Légbefúvó Szintjelző
Keverő
Az alapanyag-adagolás megválasztásakor fontos, hogy ne csak szilárd alapanyag-adagolóval rendelkezzen az üzem, hanem a folyékony fázis ideiglenes tárolására alkalmas, ún. fogadó aknával is. Ezáltal lehetővé válik a hígtrágya közvetlenül a fermentorba történő bevezetése. Ezen keresztül az üzem külső forrásból is fogadhat folyékony anyagokat. Ezzel a technológiával a szilárd- és híg fázis külön kerül beadagolásra és a fermentorban, nem egy nyitott aknában, kezdődik a keverés, amivel elkerülhetővé válik a fermentoron kívül keletkező és ezáltal kárba vesző gázképződés. A szilárd alapanyag adagolónak célszerű olyan, pl. csigás behordó rendszerrel rendelkeznie, amely mindenféle szálas anyaggal meg tud birkózni. Fontos az alapanyagok adagolásánál azok mérése, hogy a pontos receptura és a meghatározott mennyiségek kerüljenek az üzembe, így a baktériumok a lebontást gyorsan, zavar nélkül tudják elvégezni.
Csigás szilárdanyag adagoló a Biogáz Unió Zrt. által alkalmazott technológiával
A biogáz tárolására többféle rendszer létezik, elterjedt a külön épületben elhelyezett gáztároló zsák, ill. a fermentorok tetején lévő duplamembrános gáztároló. A duplamembrános rendszerek előnye, hogy nagyobb térfogatot tudnak biztosítani az ideiglenes gáztárolásra, amit a hazai törvényi szabályozás megkövetel egy biogáz-üzemtől. A nagy pufferkapacitás több órás gázmotor-leállást is lehetővé tesz, ami megakadályozza, hogy az értékes biogázt el kelljen fáklyázni a fogyasztó kiesése miatt. A gáztároló terében továbbá biztosítani lehet bizonyos aerob baktériumok számára a egtelepedés lehetőségét, melyek a gáz kéntelenítését végzik, ezáltal megtisztítva a biogázt olyan minőségűre, hogy a gázmotor károsodás nélkül képes legyen a villamosenergia-termelésre.
Alacsony sajátenergia-fogyasztás Az üzem alacsony sajátenergia-fogyasztása is igen fontos tényező. A jelenleg érvényes szabályozás – 389/2007. (XII. 23.) Korm. rendelet – értelmében a megtermelt és hálózatba betáplált villamos energia mennyiségét csökkentik az üzem által elfogyasztott villamos energiával. Minél kevesebb áramot fogyaszt az üzem, annál nagyobb bevételre tehet szert a tulajdonos. Alacsony villamosenergia-fogyasztást érhetünk el a megfelelő alapanyag- adagoló kiválasztásával, valamint az alkalmazott keveréstechnikával is. A mozgatható keverők segítségével lehet megakadályozni, hogy a fermentorban ülepedő és felúszó rétegek alakuljanak ki, melyek a gázképződésre károsan hatnak. A fermentlé és lebontási maradék mozgatását, amennyiben lehet, gravitációs erők alkalmazásával célszerű megoldani. Ha a fermentlé továbbítását szivattyúkkal végezzük, növekszik a villamosenergia-fogyasztás, több technikai elemet kell beépíteni, ezáltal növekszik a meghibásodás lehetősége, ill. az üzemeltetési és karbantartási költség is.
Keverőlapát
Horizontálisan és vertikálisan állítható keverőmű
Keverők
Vertikálisan és horizontálisan mozgatható keverők
Miután a biogáz kéntelenítése megtörtént, a felhasználás előtt vízteleníteni kell azt. Erre is számos megoldás létezik, legegyszerűbb a földbe fektetett csővezetéken keresztül történő lehűtés. A biogáz ezután egy nyomásfokozón halad keresztül, majd a speciálisan biogáz elégetésére kialakított gázmotorban kerül felhasználásra. A modern gázmotorok magas hatásfokkal dolgoznak, 500 kW elektromos teljesítmény felett az elektromos hatásfok a 40 %-ot is elérheti. A villamos energia a hálózatba kerül, míg a képződő hő a fermentorok fűtésére, ill. egyéb (gazdasági) épületek fűtésére használható: pl. irodák, lakóházak, istállók, üvegházak.
A biogáz- termelés értékes mellékterméke Az áramtermelésen kívül a növénytermesztés számára a biogáz trágya, mint a biogáz- termelés mellékterméke, értékes tápanyag-utánpótló. A biogáz trágya 80 %-ban helyettesíti a műtrágyát, az NPK mellett rengeteg nyomelemet tartalmaz a növénynek jól felvehető formában és a talajból alig mosódik ki. A biogáz trágyában, mint lebontási maradékban a C:N arány csökken, nitrogén-tartalma alig változik. A mobilis nitrátok mennyisége csökken, ezáltal a nitrátszennyezés a felszíni és felszín alatti vizekben is mérséklődik. A kiindulási anyagban esetlegesen jelen lévő patogén szervezetek elvesztik életképességüket a fermentáció során, a gyommagvak veszítenek csírázóképességükből. A lebontási maradék ezen tulajdonságai miatt jó minőségű utánpótló anyag. A biogáz technológia megvalósít egy a természetes körforgásba jól illeszkedő energiatermelési módot, mely a tápanyagokat visszajuttatja a termőföldre, miközben a társadalom számára fontos villamos- és hőenergiát termel.
Pongrácz Péter elnök-vezérigazgató Biogáz Unió Zrt.
