Biogazul - provenienţă şi întrebuinţări variate

Materia primă folosită în producerea biogazului este practic reprezentată de orice produs organic, care poate fi fermentat de către microorganisme: deşeuri vegetale, deşeuri menajere, fecale umane, dejecţii animaliere, gunoi de grajd, ape reziduale din industria alimentară şi din zootehnie etc.

În tabelul 1 regăsim cantităţile de biogaz ce se pot obţine de la unele materii prime provenite din agricultură.

Mediul prielnic pentru fermentaţie

• Condiţii. Materia primă folosită la producerea de biogaz trebuie să asigure mediul prielnic dezvoltării şi activităţii microorganismelor ce concură la digestia substratului şi, în final, la producerea biogazului.

Acest mediu trebuie să satisfacă următoarele condiţii: să conţină materie organică biodegradabilă; să aibă o umiditate ridicată, de peste 90%; să aibă o reacţie neutră sau aproape neutră (pH = 6,8-7,3); să conţină carbon şi azot într-o anumită proporţie (C/N = 15-25); să nu cuprindă substanţe inhibitoare pentru microorganisme: unele metale grele, detergenţi, antibiotice, concentraţii mari de sulfaţi, formol, dezinfectanţi, fenoli şi polifenoli etc.

• Elaborarea unui mediu de fermentaţie. S-a constatat că, prin amestecarea diferitelor materii prime, capacitatea metanogenă a amestecului, exprimată în l/kg substanţă organică (S.O.), este mai mare decât media rezultată din calculul aritmetic. Această potenţare sinergică se datorează faptului că în amestecuri de materii prime se realizează raporturi mai bune între conţinutul de carbon şi cel de azot, raport foarte important în producţia eficientă de biogaz şi care trebuie să fie cuprins în intervalul 15-25.

Pe baza acestui raţionament, se pot face diferite reţete de medii de fermentaţie.

Cercetările privind producerea de biogaz sunt finanţate prin grantul nr. 141558/22.04.08, cu fonduri de la Guvernul României şi de la B.I.R.D., prin programul Makis din cadrul M.A.D.R., proiect intitulat Integrarea fermentaţiei anaerobe şi captarea metanului în managementul dejecţiilor în fermele de vaci de lapte pentru reducerea poluării şi obţinerea unui îngrăşământ valoros.


TABELUL 1: MATERII PRIME PENTRU OBŢINEREA BIOGAZULUI



AVANTAJE

Avantajele dezvoltării tehnologiei etanol-din-biomasă sunt multiple: consolidarea securităţii energetice naţionale, reducerea emisiei de gaze cu efect de seră, utilizarea resurselor regenerabile, fundamentarea unei industrii biochimice bazată pe biomasă, beneficii macroeconomice pentru comunităţile rurale şi pentru societate, în general.



BENEFICII ALE PRODUCERII BIOGAZULUI ÎN FERMĂ

Instalarea unui sistem de producere a biogazului în fermă şi convertirea acestuia în energie electrică şi/sau termică poate constitui un venit suplimentar pentru fermier. O astfel de instalaţie poate să aducă şi alte beneficii: fermentarea anaerobă a dejecţiilor cu reducerea mirosurilor neplăcute şi a insectelor, folosirea surplusului de căldură produsă de generatorul de curent, precum şi a fibrelor separate din dejecţii pentru aşternut sau compost, reducerea germenilor patogeni, a seminţelor de buruieni din dejecţii, a efectului de seră prin diminuarea emisiilor de metan, reducerea poluării apelor.

În orice fermă, de-a lungul anului, se colectează cantităţi apreciabile de dejecţii şi de biomasă vegetală, care se pot folosi ca îngrăşământ, dar înainte de asta, aceste materiale pot fi fermentate, iar biogazul rezultat poate fi captat. Probabil că nu puţini sunt aceeia care ştiu că prin fermentarea substanţei organice se degajă energie şi gaz. Şi atunci de ce să nu captăm această energie?

În China, există milioane de instalaţii de producere a biogazului la ferme mici şi mijlocii, în Europa există mii de astfel de instalaţii industriale. În niciunul din aceste cazuri, cei care gospodăresc aceste sisteme nu se plâng că nu funcţionează, sau că nu sunt rentabile. Şi la noi ar trebui să fie la fel, dar probabil trebuie schimbată mentalitatea oamenilor.


CALCULUL CORECT AL UNEI REŢETE DE AMESTEC

Calculul corect al unei reţete de amestec de materii prime presupune un raport C/N cuprins între 15 şi 25 şi o umiditate a amestecului de cel puţin 90%.


VALORILE C/N ALE MATERIILOR PRIME

Presupunând că dispunem de dejecţii de porc, de vită, frunze verzi şi paie uscate de grâu, vom stabili valorile C/N pentru aceste materii prime.






CALCULAREA RAPORTULUI CARBON ŞI AZOT (C/N)

Pentru ca amestecul să aibă C/N cuprins între limitele 15-25, observăm că dejecţiile de porc sunt cele care pot corecta raportul C/N din frunze şi paie, deoarece în cazul dejecţiilor de vită raportul este situat chiar la limita superioară a raportului optim. Prin urmare, va trebui să punem mai multe părţi, în greutate, de dejecţii de porc, decât frunze şi paie.






Potrivit noului raport, C/N va fi de 244/10, respectiv 24,4, rezultat care dovedeşte că reţeta de amestec a materiilor prime este corectă.

NIVELUL OPTIM DE UMIDITATE - REŢETA FINALĂ

Umiditatea corectă a amestecului depinde de cea a materiilor prime. Aceasta se corectează, dacă este nevoie, prin adăugarea de apă.

În exemplul nostru, cele zece părţi de amestec conţin 20,75% substanţă uscată. Pentru a aduce acest amestec la un conţinut de apă de 92%, de exemplu, adică la un conţinut de substanţă uscată de 8%, cantitatea de apă care trebuie adăugată se va obţine din calculul următor: 10 părţi amestec x 20,75/8 = 25,93, aproape 26 părţi amestec.

Compoziţia finală, care va fi supusă fermentării, va cuprinde: