Biomasa jako substrat do produkcji biogazu

Biogaz to palny gaz będący produktem fermentacji związków organicznych. Powstaje głównie z odpadów i może służyć do produkcji energii i elektryczności. Jego ważną zaletą jest to, iż znajduje się w grupie paliw odnawialnych, przez co jest bardziej przyjazny dla środowiska niż inne źródła energii. Pojazdy zasilane biogazem emitują też mniej szkodliwych związków. A czym w takim razie jest biomasa i jaką rolę pełni w produkcji biogazu?

Biomasa – definicja i pochodzenie

Pojęcie biomasy jest szczegółowo regulowane dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. Według tych przepisów biomasą nazywa się „ulegającą biodegradacji frakcję produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa, łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi, z leśnictwa i powiązanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także ulegającą biodegradacji frakcję odpadów, w tym odpadów przemysłowych i miejskich pochodzenia biologicznego”. Biomasa jest surowcem, który może zostać w prosty sposób przekształcony w paliwo ciekłe lub gazowe.

Jak podkreśla ekspert z Laboratorium Chemicznego Baltic Lab:

Do produkcji biogazu można wykorzystać biomasę różnego pochodzenia, jednak udział substancji organicznej, która ulega biodegradacji powinien wynosić minimum 30%.

Wytwarzanie biogazu z biomasy

Produkcja biogazu zachodzi podczas tzw. fermentacji metanowej. Jest to złożony proces biochemiczny, który jest prowadzony w kontrolowanych, beztlenowych warunkach. W tym celu wykorzystuje się komory fermentacyjne, w których przy udziale bakterii kwasotwórczych, octanowych i metanogennych powstaje metan i pozostałe składniki biogazu, takie jak dwutlenek węgla, niewielkie ilości siloksanów, siarkowodoru, wodoru, azotu, pary wodnej i innych gazów.

Jakość wytworzonego biogazu oraz jego ilość zależy przede wszystkim od poszczególnych składników biomasy. Mogą one różnić się między sobą szybkością rozkładu, zawartością węglowodanów, białek i tłuszczów. Analiza jakościowa biomasy i biogazu pozwala na określenie ich składu, co jest szczególnie istotne w przypadku stosowania biogazu jako paliwa. Musi on bowiem spełniać kryteria jakościowe gazu ziemnego. Bardzo ważne są także warunki, w których zachodzi proces fermentacji metanowej. Do najważniejszych czynników środowiskowych mających wpływ na jakość finalnego produktu zalicza się:

• temperaturę fermentacji,
• wskaźnik pH,
• potencjał redox (ORP),
• ilość, jakość i jednorodność użytego surowca,
• bakterie fermentacji metanowej,
• preparaty enzymatyczne.

Wykorzystywanie biomasy do produkcji biogazu niesie za sobą wiele korzyści. Najważniejszą zdaje się ekologiczność takiego biopaliwa. Jego zasoby są cykliczne, a pozyskiwanie go mało szkodliwe dla środowiska. Użytkowanie biogazu może ograniczyć powstawanie efektu cieplarnianego, którego skutki mogą być tragiczne dla naszej planety.