Biogaz

Date tehnice

Promovarea energiei regenerabile în România

Forum biogaz: http://www.probiopol.de/ProBioPol-Forum.77.0.html

Construcţie instalaţie biogaz

.

Integrarea fermentaţiei anaerobe şi captarea metanului în managementul dejecţiilor în ferme pentru reducerea poluării şi obţinerea unui îngrăşământ valoros

     În principiu, procedeele de obţinere a energiei din biomasă se bazează pe capacitatea unor microorganisme de a fermenta biomasa (respectiv compuşii organici de genul zaharurilor care se găsesc în materia organică) şi de a produce alţi compuşi, care pot avea o putere calorică mai mare (de exemplu alcool etilic, metan). În ultimii ani, grija pentru mediu a dus la dezvoltarea unor tehnologii care nu numai să producă energie, dar să reducă şi poluarea. Printre acestea se numără şi fermentarea anaerobă a dejecţiilor din fermele de animale pentru a stopa emisia de metan în atmosferă. Acesta este captat în instalaţii de producere a biogazului şi transformat prin ardere în dioxid de carbon, cu un efect de seră mult mai scăzut (de 21 ori) decât al metanului. Pentru a stopa emisia de metan în atmosferă, materia organică (dejecţiile sau alte produse care conţin substanţe organice) este închisă într-un bazin închis etanş (numit fermentator, sau digester), pentru a se realiza fermentaţia anaerobă. Pentru a se promova activitatea bacteriană, în fermentator trebuie să se menţină o temperatură de cel puţin 20 grade Celsius.
     După intrarea în vigoare a protocolului de la Kyoto, se pare că simpla administrare a dejecţiilor animale pe terenuri agricole va avea o alternativă mult mai economică în fermentarea lor iniţială cu producere de biogaz, şi apoi administrarea lor pe terenuri agricole.

Beneficiile unui sistem de tratare anaerobă a dejecţiilor

     Tratarea anaerobă a dejecţiilor oferă multe beneficii potenţiale pentru fermier şi pentru mediul înconjurător, incluzând:

•      Controlul mirosurilor emanate şi a insectelor. Fermentaţia anaerobă consumă compuşii care cauzează mirosuri neplăcute din gunoiul de grajd (mirosul însă va fi emanat doar de dejecţiile înainte de a intra în fermentator). Un studiu făcut de P. Lusk (National Renewable Energy Laboratory – USA) în 1998 arată că tratarea anaerobă a redus mirosul cu 97% a gunoiului de grajd proaspăt. În unele cazuri, mai ales în cazul fermelor ai căror vecini se plâng de mirosuri neplăcute, acest lucru reprezintă primul motiv instalarea unui fermentator anaerob. Păstrarea dejecţiilor într-un mediu închis, cum este fermentatorul, face imposibil accesul muştelor pentru depunerea ouălor, astfel că numărul acestora se reduce în mod consistent.
•      Obţinerea de energie regenerabilă. Nu toate sistemele de tratare anaerobă a dejecţiilor sunt exploatate pentru producerea de energie. În unele cazuri, gazul produs este pur şi simplu ars, iar mirosul este îndepărtat printr-un coş înalt. Însă, folosirea gazului pentru a produce energie, poate constitui un venit adiţional semnificativ, depinzând de economicitatea sistemului şi de dimensiunea fermei. De cele mai multe ori, gazul este ars într-un motor-generator pentru a produce energie electrică, iar apa rezultată din răcirea acestui motor poate fi folosită la încălzirea bioreactorului, sau a spaţiilor din fermă sau locuinţe.
•      Creşterea în valoare a îngrăşământului. Gunoiul de grajd este în mod curent administrat pe suprafeţe mari ca îngrăşământ. Tratarea anaerobă a gunoiului poate îmbunătăţi valoarea nutritivă a acestuia ca fertilizant. Procesele biologice anaerobe convertesc azotul organic în forme mineralizate (nitraţi, săruri de amoniu), care pot fi absorbite mult mai uşor şi mai rapid de către plante. Însă, azotul amoniacal se poate volatiliza uşor, devenind un poluant al acestuia. De aceea, gunoiul tratat anaerob trebuie manipulat şi administrat pe suprafeţe agricole după criterii ştiinţifice, evitând administrarea acestuia în exces, ceea ce ar duce la infiltrări în apa freatică, sau volatilizare. Unele studii arată că microbiota prezentă în gunoiul fermentat poate duce la creşterea producţiilor plantelor. A. Wheatley (1990) arată în studiile sale că  producţiile plantelor cărora li s-au administrat un astfel de gunoi fermentat au fost sporite în medie cu 10% faţă a plantelor cărora li s-au administrat de îngrăşăminte chimice.
•      Reducerea germenilor patogeni. Fermentaţia anaerobă mezofilă (în jur de 37 grade Celsius), are potenţialul de a elimina o bună parte din germenii patogeni care pot fi prezenţi în dejecţii. J. Olsen şi H. Larsen, în „Bacterial Decimation in Anaerobic Digestion of Animal Slurries”, Biological Wastes, Vol. 21, arată că reducerea numărului de germeni patogeni în gunoiul fermentat anaerob duce la reducerea potenţialului poluant al gunoiului pentru apa potabilă. Însă, eficienţa diferitelor fermentatoare şi sisteme de tratare anaerobă în ceea ce priveşte reducerea numărului şi tipurilor de germeni patogeni variază de la caz la caz. De asemenea, temperatura la care se produce fermentaţia anaerobă are un efect important în acest sens; procesele termofile, care decurg la circa 60 grade Celsius reduc drastic numărul de germeni patogeni, obţinându-se un gunoi foarte curat din acest punct de vedere.
•      Distrugerea seminţelor de buruieni. Seminţele de buruieni care se găsesc într-un gunoi tratat anaerob prezintă o viabilitate şi putere de germinare mult scăzută faţă de cea a seminţelor dintr-un gunoi netratat. La Universitatea din Minnesota se fac studii în ceea ce priveşte acest subiect, dar şi în ceea ce priveşte reducerea germenilor patogeni.
•      Reducerea gazelor cu efect de seră. Metanul este un gaz cu un efect de seră de 21-23 de ori mai puternic decât al bioxidului de carbon. Metanul produs în sistemele de exploatare a animalelor este unul dintre principalii factori care duc la încălzirea globală (zootehnia produce cu 18% mai multe gaze cu efect de seră decât transporturile, Raport FAO). Captând şi arzând metanul rezultat din fermentarea dejecţiilor de animale, fermentatoarele anaerobe ajută la reducerea efectului de încălzire globală. (Notă: sistemele de management a gunoiului care constau în descompunerea aerobă a gunoiului de grajd, cum este compostarea aerobă, nu produc o cantitate semnificativă de metan; de aceea, beneficiile reducerii emisiilor de metan raportate aici sunt făcute în comparaţie cu alte sisteme anaerobe de tratare a gunoiului, cum este laguna descoperită). Cantitatea de metan care este prevenită de a ajunge în atmosferă este egală cu cantitatea de metan emisă de sisteme de management a gunoiului care ar fi fost folosite în locul fermentatorului, şi nu cu cantitatea de metan care este captată de fermentator.
•      Vânzarea de biomasă solidă. Adăugând un sistem de separare a solidelor din efluentul rezultat din fermentator, fibrele vegetale rezultate pot fi separate şi vândute ca amendament pentru agricultură, sau horticultură. După separarea solidelor, faza lichidă reprezintă un îngrăşământ valoros, reţinând în jur de 75% din nutrienţi. Ferme de circa 750 de vaci din SUA, care au un astfel de separator, vând amendamente în valoare de 40000 USD/an.