Alternatív energiaforrások

Vajdaság mezőgazdasága és állattenyésztése megfelelő mennyiségű alapanyagot tudna biztosítani több biogázüzem részére. Miért nincs több beruházás a biogáz előállítására vidékünkön? Talán itt is az információ hiánya vagy annak téves értelmezése az első fékező tényező. Mélyedjünk bele a témába, és vizsgáljuk meg a biogáz átlagos összetételét, összehasonlítva a városi gázzal.

A táblázatból láthatjuk, hogy lényeges különbség nincs a két gáz között. Az alapanyagtól és a megfelelő technológiától függően képződhet kevesebb metángáz, mely a fő fűtőértéket képviseli. Az átlagembernek úgy tűnik, ez a biogáz egy új és divatos téma, de ez nem így van. Az első biogázgenerátort Indiában helyezték üzembe 1856-ban. Nepálban, ahol meglehetősen szűkösek a lehetőségek fűtőanyagból, már régóta hasznosítják a biogázt. Egy régi rajz ábrázolja a nepáli házi biogázüzemet. A kép jobb oldalán látható káva a keverőmedence. Itt keverik össze kézzel és egy falapáttal a trágyát az egyéb szerves hulladékkal. A medencéből egy cső vezet az erjesztőkádba, úgy, hogy a cső vége a folyadék szintje alatt ér véget, így ezen nem tud elillanni a keletkező gáz. Az erjesztőkádat egy kis félgömb alakú föld alatti tartály zárja le. Ez a kép közepén látható, egy kivezetőcsővel a tetején. Az elülső medencébe szintén az erjesztőkád szintje alatt jut fel a már kierjedt trágya. Ezt eléggé egyszerű kézi munkával egy fatállal kimerik, és a földeken állományjavítóként alkalmazzák. A keletkező gázt csővezetéken a házakba vezetik és főzésre, fűtésre alkalmazzák.

Azóta világszerte (főleg Ázsiában) sok millió hasonló működik, többségük családi méretű, de vannak nagyüzemi, erőmű jellegű biogáztelepek is, amelyek egész városokat látnak el energiával. Az első biogáz-előállító üzemet 1959-ben létesítették az USA-ban. A biogáz közvetlenül is felhasználható fűtésre, főzésre (a földgázhoz hasonlóan és ugyan azokkal a berendezésekkel) vagy elektromos energia termelésére, illetve járművek hajtására, robbanómotorok üzemanyagaként. A biogáz-generátorban mindenféle szerves hulladék, trágya, konyhai és élelmiszeripari hulladék, vágóhídi és kommunális szennyvíz, mezőgazdasági hulladék konvertálható biogázzá.

Kínában is volt egy időszak, amikor minden háztartásnak biogázt kellett előállítania saját szükségleteire. Mindez azt bizonyítja, hogy biogázt előállítani kicsiben is lehet, és nem is olyan bonyolult folyamat.

Hogyan keletkezik a biogáz, és miből mennyit lehet előállítani?

A biogáz szénhidrát-, illetve cellulóztartalmú, valamint fehérjéket és zsírokat tartalmazó szerves hulladékok anaerob szervezetek hatására 30–40 °C-on végbemenő bomlásának (rothadás, erjedés) gáznemű, rendszerint éghető terméke, amely ammónia, kén-hidrogén, szén-monoxid és szén-dioxid mellett legnagyobb részt metánból áll. A metán adja a fűtőérték legnagyobb részét.

A mezőgazdasági hulladékból, ipari hulladékból, illetve kommunális hulladékból előállítható mintegy 60% metánt tartalmazó biogáz fűtőértéke 24–29 MJ/m3, a biogáztermelés maradéka pedig értékes trágya, pontosabban biotrágya, illetve humusz vagy bio-humusz. A biogázt gázmotorral vagy mikroturbinával lehet villamos energiává és hővé alakítani, vagy gázfűtő-berendezéssel közvetlenül fűtésre is alkalmazható.

A táblázatból láthatjuk a környezetünkben található állati és növényi eredetű melléktermékekből átlagosan kg-ként hány liter biogáz nyerhető.

A felsorolást lehetne folytatni, de tájékoztatónak ennyi is elegendő. A nyersanyag lehet kommunális hulladék, mezőgazdasági vagy erdőgazdasági melléktermék. Egy m3 kommunális hulladékból 60–300 m3 biogáz termelhető. A biogázfejlesztés után visszamaradó erjesztett trágyát biotrágyának (biohumusz) nevezik, ami teljes értékű, jól kezelhető, szagtalan, kertek, parkok trágyázására jól használható anyag. A visszamaradó komposzt minden értékes ásványi anyagot megőriz, és kitűnő szerves trágyaként használható. A biogáz képződése közben a patogén szervezetek elpusztulnak, ami közegészségügyi szempontból igen jelentős.

Egyes becslések szerint a világon működő mintegy 9 millió biogázfejlesztőből 7,2 millió Kínában van. A jövő energiaforrásának lényeges alapja lehet a biogáz, ami rendkívül környezetkímélő és fontos szerepet tölthet be az organikus mezőgazdaságban (szervestrágya-visszapótlás).

A biogázképződés során a szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekre bomlanak, majd szétesnek alkotóelemeikre, metángázra (kb. 60–70%) és szén-dioxidra (kb. 30–40%), valamint a kiinduló anyagtól függően különböző elemekre (H, N, S stb.).

Hogyan működik egy biogáznagyüzem?

A biogáztermelő rendszerben a nyersanyagot nagy térfogatú tárolómedencébe gyűjtik, hogy az erjesztőkamra folyamatos ellátását biztosítsák. A higiéniai szempontból nem kétes anyagokat (ételmaradék, vágóhídi hulladék) előzőleg tartályokban 70 °C hőmérsékleten előkezelik. Az erjesztőkamra folyadék- és gázszigetelt tartály, amelyben keverőberendezés akadályozza meg a leülepedést. Az anaerob baktériumos, gázfejlődéssel járó erjedés időtartama hőmérsékletfüggő és 30–40 °C-on 15–25 nap, 50–60 °C-on 10–15 nap. Az időtartam természetesen függ a betáplált szerves anyag mennyiségétől és minőségétől is. Ez nagyobb rendszerekben 40–50 nap is lehet. A reaktor hőmérsékletének szabályozása a hőcserélőn keresztül történik. A szervesanyag-tárolók és a reaktorok legtöbbször betonból készülnek és a jobb hőmérséklettartás érdekében földbe ágyazottak.

Az előállított biogáz a gáztartályban tárolható. A gázt először tisztítják, a nem megfelelő gáz elég a fáklyán. A gáz nagy részét a gázüzemű hőerőmű használja fel, mely gázmotorral vagy gázturbinával villamos áramot termel, a maradék hőt pedig technológiai gőz formájában visszajutatja a biogáztelepre, illetve távvezetéken elvezetik a lakóházakhoz. Itt fűtési hőt és használati melegvizet állítanak elő vele hőcserélőkön keresztül.

A biogáz-előállító berendezések fejlesztése rendkívüli mértékben felgyorsult, és így már a kisebb berendezések üzemeltetése is gazdaságos lehet. Pl. az élelmiszeriparból származó szerves hulladékokkal történő együttes rothasztás esetén a teljesítmény növekedése és a hulladék elhelyezésért kapott bevétel révén a berendezések gazdaságossága tovább javítható. A szerves trágya minőségének javítása is indítóoka lehet a biogáz-előállító telepek létesítésének:

– a kirothasztott szerves trágya kevésbé bűzös,

– a kezelt trágya homogénebb és hígfolyósabb, mint a kezeletlen,

– a biogáztrágya célzottan adagolható,

– a mikrobák, gyommagvak és csírák a rothasztótartályban végbemenő vegyi folyamatok következtében életképtelenek, ezáltal a növényvédő szerek felhasználása csökkenthető.

Az ázsiai országokban főként állati trágya az alapanyag, de sokféle szerves anyagból lehet biogázt előállítani. Az eddigi gyakorlatnak megfelelően a nedves biogázgyártás alapanyaga általában hígtrágya vagy élelmiszeripari szervesanyag-tartalmú folyadék. A keletkező gáz felhasználása a leghatékonyabb és leggazdaságosabb, ha az könnyen és szinte korlátlanul értékesíthető „zöld” villamos energia termelésére fordítható.

Európában Dánia és Németország rendelkezik a legnagyobb tapasztalattal a nagy léptékű biogáz-fermentáció terén. Dániában 2000-re a 90-es évektől kezdve megduplázták az ország biogáztermelését, annak köszönhetően, hogy bevezették a „zöld” áram rendszert, ami azt jelenti, hogy a megújuló energiaforrásból előállított áramot az áramszolgáltató a szokásos árnál magasabb összegért veszi meg.