Mezi alternativními energetickými produkty zaujímá bioplyn poněkud zvláštní postavení. Všechna zařízení na alternativní energii obvykle vyrábějí energii z takzvaných „obnovitelných zdrojů“. Jsou tzv. proto, že ve skutečnosti je tato energie odebírána ze slunce a časový interval mezi dopadem určité části sluneční energie na Zemi a jejím využitím alternativními energetickými zařízeními je relativně malý, od nuly do maximálně několika let.
Solární fotovoltaické články a solární topná tělesa okamžitě využívají sluneční energii. Větrné elektrárny využívají energii vzduchu pohybujícího se po zahřátí sluncem. Vodní elektrárny využívají energii proudící vody, kterou dříve pohybovala energie slunce. Kapalné palivo získávané z biomasy (bionafta, bioetanol, palivové brikety a pelety, prostě palivové dřevo) je produktem získaným z vegetace, která získávala energii pro růst ze slunce.
Bioplyn se získává také z biomasy, i když nejen rostlinného materiálu. Proto mohou být doby návratnosti zařízení na výrobu bioplynu (bioplynové stanice nebo bioplynové stanice) stejného řádu jako doby návratnosti jiných zařízení na alternativní energii.
Bioplyn, stejně jako bioetanol, se vyrábí pomocí biologických přeměn. Při těchto přeměnách se biomasa rozkládá jak na energetický produkt (bioplyn, líh), tak na organický odpad. V případě výroby bioetanolu takový odpad přímo poškozuje životní prostředí a teprve po energeticky náročném zpracování (sušení a mletí) může být použit jako krmivo pro hospodářská zvířata. Při výrobě bioplynu lze vzniklý odpad (kal z bioplynové stanice) přímo využít bez jakýchkoliv dalších přeměn. Je to vynikající, vysoce účinné a ekologické hnojivo. Hodnota tohoto hnojiva je tak vysoká, že je srovnatelná nebo dokonce převyšuje hodnotu vyrobeného bioplynu. Proto při správné likvidaci všech výstupních produktů bioplynové stanice může být její návratnost výrazně nižší než u všech ostatních alternativních energetických zařízení.
Nyní stojí za to říci několik tradičních slov o chemickém složení bioplynu. O tom se samozřejmě musí psát v každé knize nebo dokonce krátkém novinovém článku. Ale tato kniha je určena pro figuríny, které údajně nečtou knihy a „sovětské noviny před jídlem“, takže zopakujeme běžné pravdy:
Bioplyn se skládá převážně z metanu (CH4). Jedná se o stejný hořlavý plyn, nejmladší z řady uhlovodíků, z nichž se převážně skládá takzvaný „zemní plyn“. Pouze zemní plyn obsahuje více než 90 % metanu a bioplyn – 45–75 %. Metan přechází do kapalného stavu při teplotě -161,60C. Metan je ve vodě téměř nerozpustný. Metan je lehčí než vzduch. Při pokojové teplotě a normálním atmosférickém tlaku prakticky nevstupuje do chemických reakcí. Tato nudná čísla a fakta budou později potřeba k odhalení některých mylných představ o bioplynu.
Druhou významnou objemovou složkou bioplynu je oxid uhličitý (CO2). To je plyn, který vytváří ty pěkné bublinky v sodovce, pivu a šampaňském. Je těžší než vzduch. Dobře se rozpouští ve studené vodě. Při tlaku větším než 5,28 atm a pokojové teplotě přechází oxid uhličitý do kapalného stavu. Bioplyn obsahuje 25-55% oxidu uhličitého.
Třetí složkou bioplynu je vodní pára (H2O). Jejich množství závisí na teplotě bioplynu a podmínkách jeho výroby a skladování a činí několik procent. Bioplyn se obvykle před použitím suší.
Čtvrtou složkou bioplynu, která se v něm často vyskytuje, je sirovodík (H2S). Může být obsažen v bioplynu od 0 do 2 %. Sirovodík je špatně rozpustný ve vodě. Při spalování sirovodíku vzniká oxid siřičitý (SO2). Ve vysokých koncentracích sirovodík koroduje kovy. Oxid siřičitý může sloužit jako zdroj pro výrobu kyseliny sírové.
Pátou složkou bioplynu je amoniak (NH3). Obvykle jeho koncentrace nepřesahuje procento. To je také agresivní plyn.
Zbývající složky jsou v bioplynu přítomny ve formě stop ve zlomcích procent – dusík, kyslík, vodík. Na jeho vlastnosti nemají zásadní vliv.
Při spalování bioplynu se spaluje metan v něm obsažený. Teplo generované spalováním bioplynu je menší než teplo generované spalováním zemního plynu, v poměru k poměru množství metanu v zemním plynu a bioplynu. Vzhledem k tomu, že bioplyn obsahuje méně metanu než zemní plyn, vyžaduje spalování jednotkového objemu bioplynu méně vzduchu než spalování stejného objemového objemu zemního plynu. Pokud se tedy používají plynové hořáky, ve kterých se spaluje předem vytvořená směs spalitelného plynu a vzduchu, pak je u takových hořáků nutné při spalování bioplynu snížit přívod vzduchu do směsi. Toto je jediná změna, kterou má smysl provést u domácích plynových spotřebičů při jejich nastavování na provoz na bioplyn.
Směs bioplynu a vzduchu může být výbušná. Je však výbušný v mnohem užším rozsahu poměrů vzduchu a bioplynu než u směsi zemního plynu a vzduchu. Proto je pravděpodobnost výbuchu směsi bioplynu a vzduchu při úniku mnohem menší než u úniků zemního plynu. Průměrná hustota bioplynu je přibližně 1,13 kg/m3, to znamená, že je v průměru lehčí než vzduch, jehož hustota při pokojové teplotě je asi 1,2 kg/m3. To znamená, že pokud dojde k úniku, bioplyn se bude odpařovat směrem nahoru. Ale bioplyn bude také stratifikovat. Pokud se tedy bioplyn odpaří v místnosti bez průvanu, bude se oxid uhličitý hromadit u podlahy a metan u stropu.
2. Anaerobní fermentace.
Bioplyn je produkt (jeden z produktů) anaerobní fermentace. To znamená, že bioplyn se uvolňuje při fermentaci organických látek bez přístupu vzduchu. A fermentace je proces rozkladu pod vlivem bakterií. Jednoduše řečeno, fermentace nastává, když bakterie požírají tuto organickou hmotu.
Proces anaerobní fermentace s uvolňováním bioplynu je konvenčně rozdělen do čtyř fází podle typu probíhajících procesů. Jedná se o fázi hydrolýzy, acidogeneze, acetogeneze a metanogeneze. Každá fáze má svůj vlastní typ bakterií a počet bakteriálních druhů zahrnutých v každé fázi se počítá ve stovkách. Během fáze hydrolýzy bakterie rozkládají bílkoviny, tuky a sacharidy na jednodušší molekuly, jako jsou cukry, aminokyseliny atd. Během fáze acidogeneze se tvoří různé organické kyseliny. Během fáze acetogeneze se tvoří kyselina octová. A během fáze metanogeneze vzniká bioplyn. Tento popis fází je velmi přibližný. Každá fáze je popsána mnoha chemickými rovnicemi. V každé fázi probíhá současně několik různých reakcí. Kvantitativní poměr těchto reakcí závisí na typu zpracovávané suroviny, typech bakterií, které se v této fázi účastní a mnoha dalších faktorech. Proto je nemožné absolutně přesně vypočítat a předpovědět povahu reakce a kvantitativní ukazatele na výstupu.
Proces anaerobní fermentace se vyznačuje také teplotou, při které k němu dochází. Existují tři teplotní rozsahy, při kterých jsou pozorována lokální maxima intenzity fermentačního procesu. Nepřímým ukazatelem této intenzity je objem uvolněného bioplynu za jednotku času. První teplotní režim anaerobní fermentace se nazývá psychrofilní. Psychrofilní fermentace probíhá v teplotním rozmezí 15-250C. Druhý teplotní režim se nazývá mezofilní. Mezofilní fermentace probíhá v rozmezí teplot 30-400C. Třetí teplotní režim se nazývá termofilní. K termofilní fermentaci dochází v teplotním rozmezí 50-560C.
V každém teplejším teplotním režimu probíhá bakteriální metabolismus přibližně dvakrát rychleji než v předchozím. V souladu s tím se bioplyn uvolňuje přibližně dvakrát rychleji. Ale proces s vyšší teplotou je méně stabilní a náladovější než ten předchozí. Nejjednodušší bioplynové stanice proto obvykle pracují v psychrofilním režimu. Velké průmyslové závody obvykle fungují v mezofilním režimu.
Obvykle mají všichni „figuríny“ otázku: odkud pocházejí tyto bakterie, které zajišťují anaerobní fermentaci? Odpověď je jednoduchá: tyto bakterie žijí v žaludcích téměř všech zvířat na zemi. Zvláště mnoho bakterií třetí a čtvrté fáze fermentace se nachází v žaludcích přežvýkavců (krávy, ovce, koně, kozy atd.).
Bioplyn jako alternativní zdroj energie pomáhá přeměňovat odpad s využitím vlastností přirozeného rozkladu. Jakýkoli zemědělský odpad je vhodný k recyklaci.
Co je to bioplyn?
Bioplyn je druh biopaliva, které přirozeně vzniká při rozkladu organického odpadu. Při vystavení kyslíku se biologický odpad rozkládá a uvolňuje směs plynů. Jedná se především o metan a oxid uhličitý. Výroba bioplynu je možná pouze v anaerobním prostředí, tedy tam, kde je přítomen kyslík, a proto se tento proces nazývá „anaerobní digesce“. Jde o přirozenou formu přeměny odpadu na energii, kde se fermentace používá k rozkladu organické hmoty.
Složení bioplynu a jeho kvalita
Bioplyn se skládá převážně z metanu (55-80 %), oxidu uhličitého (20-45 %) a nečistot sirovodíku, čpavku, oxidů dusíku a fosforu (méně než 1 %). Kvalita plynu se posuzuje podle obsahu metanu. Při hloubkovém čištění může bioplyn obsahovat více než 90 % metanu, což není horší než kvalita zemního plynu.
Bioplyn jako zdroj energie není nejúčinnější, je lepší než uhlí, palivové dřevo, ropa a její deriváty. Je však mnohem lepší než rašelinové brikety a sláma. Tepelná energie bioplynu při spálení jednoho metru krychlového odpovídá 0,7 litru topného oleje, 1,5 kilogramu suchého palivového dřeva nebo dřevního odpadu.
SUROVINY PRO VÝROBU BIOPLYNU
Pro výrobu bioplynu je vhodný jakýkoli potravinový, rostlinný a živočišný odpad. Nejčastěji používané suroviny jsou:
- prasečí, kravský nebo drůbeží hnůj
- odpad z jatek
- odpady z pivovarů, lihovarů nebo cukrovarů
- dřeň ze zeleniny, bobulí nebo ovoce
- řasy
- zkažené obilí
- silo atd.
Bioplyn je výhodné vyrábět z hnoje v blízkosti velkých komplexů hospodářských zvířat s vysokou obrátkou. Je to také vynikající řešení pro zpracování odpadu pro drůbežárny, cukrovary, pivovary a farmy.
PROCES VÝROBY BIOPLYNU
Nejjednodušší bioplynová stanice se skládá z reaktoru, kde se vyrábí bioplyn. Jedná se o izolovanou nádrž, kde je trvale udržována vysoká teplota. Více o bioplynové stanici se dozvíte zde.
Biomasa se přivádí do reaktoru a bakterie uvnitř ji zpracovávají na bioplyn. Pro zpracování se používají 3 typy bakterií:
- hydrolytický
- kyselinotvorný
- metanotvorné
Aby bakterie aktivně zpracovávaly biomasu, je nutný stálý přísun surovin, teplota 35-38 °C a pravidelné míchání. Za těchto podmínek začíná proces anaerobní fermentace. Výsledkem je bioplyn a hnojiva. Bioplyn se shromažďuje pod kopulí reaktoru a poté se přečerpává do speciálních nádrží pro následné čištění. Přečtěte si více o metodách výroby bioplynu zde.
Produktivita procesu výroby bioplynu
Výroba bioplynu jako alternativního zdroje energie je výhodná pro všechny: investory, farmy i stát. Bioplynová stanice umožňuje plně zpracovat odpad a přeměnit ho na energii a palivo. Vyrobený bioplyn lze využít k výrobě elektřiny nebo tepla. Navíc se zpracováním získávají vysoce účinná hnojiva. To umožňuje zásobovat osadu, v jejíž blízkosti se výrobní komplex nachází, teplem a elektřinou, stejně jako zásobovat místní farmy rostlinnými hnojivy. Pro stát je to příležitost jak snížit zátěž rozpočtu, ale i zvýšit prestiž zemědělství.
Energie z bioplynu se vyrábí ve velkém množství a stačí k zajištění tepla a elektřiny jak pro samotný podnik, tak pro blízké obydlené oblasti. Kromě toho jsou suroviny pro zpracování zdarma, což činí takové komplexy velmi účinnými. Technologie nevyžaduje velké investice a rozsáhlou výstavbu. Doba návratnosti je 3-5 let. Množství vyrobeného bioplynu přímo závisí na surovinách použitých ke zpracování. Orientační výtěžnost plynu z jednotlivých druhů surovin je uvedena v tabulce.
Kde se dnes bioplyn využívá?
Hlavní výhody bioplynu
- Omezte skládkování, protože veškerý škodlivý organický odpad lze recyklovat
- V důsledku zpracování je možné získat teplo a elektřinu, zkapalněný plyn
- Bezodpadová výroba – po fermentaci se hmota stává hnojivem
- Ke zpracování je vhodná jakákoli organická surovina: hnůj, potravinářský odpad, mršina, odpadní voda, siláž
- Suroviny na zpracování nikdy nedojdou
- Pro použití bioplynu jako paliva pro automobily je nutné jej vyčistit od nečistot, což je poměrně nákladný postup.
- V chladném klimatu je nutné reaktor neustále zahřívat, aby bakterie neuhynuly
- Při skladování výbušného plynu jsou nutná zvláštní bezpečnostní opatření.
První bioplynové stanice se začaly vyrábět v polovině 1960. století. V 15. letech XNUMX. století začaly Indie a Čína vyvíjet malé jednotky pro farmáře, aby pomohly zajistit dostupné palivo pro některé oblasti. Za posledních XNUMX let začalo mnoho evropských zemí aktivně využívat bioplynové stanice. Německo zaujímá vedoucí pozici ve využívání alternativních zdrojů energie. Bioplyn tam a v řadě dalších evropských zemí můžete dokonce koupit na čerpacích stanicích. Obyvatelé Německa, Holandska a Belgie využívají bioplyn k vaření, doplňování paliva do elektrických generátorů a k vytápění kotlů.
V Rusku jsou stále upřednostňovány tradiční zdroje energie, ale přibývá bioplynových komplexů. Společnost Transutilization může objednat instalace různých kapacit pro velké chovatelské podniky a malé soukromé farmy. Již provozované bioplynové stanice naší společnosti jsou prezentovány v sekci „MAPA PROJEKTŮ“.
použití, je, plyn, tlak, nutné, vytápění, čas, vzduch, režim, výpočet, práce, náklady, kg, životní prostředí, domácnost, dva, princip, hladina, komentáře, články, potrubí, mošt, návrhy, srážky, malý, má, čerpadlo, typ, zatížení, pod, například, případ, zvýšení, pracovník, náklady, závislosti, utěsněný, většina, účinnost, tok, problém, obsahuje, způsob, velký, existuje, pak, domácnost, expozice, chemikálie, oblast , vyčistit, umístit, nainstalovat, povrch, atmosféra, vůně, síť, moderní, přístup, redukce, tři, lidé, plný, jiný, účely, požadavky, pravidla, výběr, nejlepší, články, výběr, pozornost, bioreaktor, kapacita, biometan , méně, míchání, spalování, půda, dostatek, elektrický, kapalný, topení, vlastnosti, obnovitelný, vyšší, životně důležitá činnost, zařízení, energie, průmyslový, vstupy, krávy, fáze, zbytky, fekální, tvorba, příprava, údržba, solární, emise, několik, potřeby, přidělení, účet, obecný, vybudovat, současnost, nutnost, daný, hodnota, maximum, vyrobit, pole, přidat, poskytuje, definice, páry, vzít v úvahu, další, další, shromáždit, připraven, praxe, dostupnost, jiný, zahrnuje, akce, projít, komunikace, dny, je, biomasa, použití, použití, systém, instalace, kg, vytápění, teplo, nezbytný, technologie, čas, palivo, práce, práce, práce
Nové materiály:
Organická část tuhého komunálního odpadu je vynikající surovinou pro výrobu bioplynu.
K tomuto závěru dospěli specialisté společnosti Transutilization LLC po dokončení laboratorního experimentu zaměřeného na studium objemu, složení a dynamiky produkce bioplynu z vybraných vzorků organické části odpadu TKO.
Bioplynová stanice Aktyuba, kterou zahájila společnost Transutilization LLC v roce 2018, zdvojnásobila svou kapacitu.
Na BGU Aktobe se dokončují práce na spouštění a uvádění do provozu druhé plynové pístové jednotky.
Na bioplynové stanici Aktyuba byla dokončena generální oprava fermentoru č. 1.
Byla instalována instalace plynojemu, dříve demontovaného pro demontáž a plánovanou údržbu ponorných míchadel, které plní funkci homogenizace substrátu ve fermentoru.
