Dr. Czupy Imre, Vágvölgyi Andrea (2011)
Tartalom
A biogáz szerves anyagok mikroorganizmusok által anaerob körülmények között történő lebontása során képződő termék.
A szerves anyagok lebontásának eredményeként keletkező biogáz 50-70%-ban metánt, 28-48%-ban szén-dioxidot, és 1-2%-ban egyéb (oxigén, nitrogén, kén-hidrogén, hidrogén, szén-monoxid) gázokat tartalmaz. Természetesen a gáz összetétele alapanyagonként, és technológiánként eltérő lehet. (Bai et.al., 2002.; Gyulai, 2006.; Schulz és Eder, 2005., Sinoros-Szabó és Maniak, 2005.; Kőrösi, 2007.)
A legmagasabb metántartalma szennyvíziszapoknak van (70%), ezt követik a mezőgazdasági melléktermékek (60-65%), majd a szilárd települési hulladék (50%). (Bai et. al., 2002.)
4.1. táblázat - Metángáz-tartalom néhány szervesanyag anaerob fermentációjánál (Forrás: Kaltwasser, 1983.)
| Fermentációs nyersanyag | A teljes gázhozam metántartalma (%) |
|---|---|
| Tehéntrágya | 65 |
| Baromfitrágya | 60 |
| Disznótrágya | 65-70 |
| Istállótrágya | 50-60 |
| Szalma | 59 |
| Friss fű | 70 |
| Elefántfű | 60 |
| Mezőgazdasági hulladék | 60-70 |
| Lomb | 58 |
| Napraforgólevél és –szár | 58 |
| Algák | 63 |
| Kender | 59 |
| Len szár | 59 |
A biogáz fűtőértéke, metántartalom függvényében: 21,0-25,0 MJ/m3 (Bai et. al., 2002.,Vermes, 1998., Bai, 2007., Barótfi, 2000., Hódi, 2005.) lehet a különböző irodalmak szerint. Pl.: 65%-os metántartalommal a biogáz fűtőértéke 23,2 MJ/m3. (Kacz és Neményi,1998.)
Egy köbméter kb. 60% metántartalmú biogáz energiatartalma 0,6 l fűtőolajéval, 0,6 m3 földgázéval (Fuchsz, 2006.), vagy 1 kg feketeszénével (Bai et. al., 2002.), 1,37 m3 városi gázzal, 0,48 m3 propángázzal, 0,66 m3 földgázzal, 0,72 l benzinnel, 6,1 kWh villamos energiával egyenértékű. (Lakatos)
Egy kilogramm szárazanyagból keletkező biogáz mennyisége Vermes (1998.) szerint 250-900 liter, míg Kaltwasser (1983.) és Bai et. al. (2002.) 230-400 litert ír a gyakorlatban keletkező mennyiségre és 587-1535 l/kg-ot említ elméleti lehetőséként.
A biogáz előállítására sokféle alapanyag alkalmas: legyen az mezőgazdasági, feldolgozóipari vagy háztartási eredetű (4.2. táblázat).
4.2. táblázat - A komposzt minőségbiztosításának lépései
| Mezőgazdasági eredetű alapanyagok | Feldolgozó ipar eredetűek alapanyagok | Lakóközösségekből származó alapanyagok | |
|---|---|---|---|
| Állattenyésztés | Növénytermelés | ||
| Almostrágy | Kukorica | Napraforgó pogácsa | Ételmaradék |
| Vágóhídi hulladék | Fű szilázs | Törköly | Kommunális zöldhulladék |
| Állat tetemek | Zöld növényi hulladék | Konzervipari hulladékok | Szennyvíziszap |
| Gabonafélék | Répaszelet | Sütési zsiradék | |
| Ocsú | Szeszipari hulladék | Piaci szerves hulladékok | |
| Szalma | Tejsavó | Lejárt szavatosságú élelmiszerek | |
| Széna | Burgonya héj | ||
| Cukorcirok | Bendőtartalom | ||
| Lucerna | Száraz kenyér | ||
| Energianövények | Glicerin | ||
| Repce | |||
| Csicsóka | |||
| CCM (Corn Colb Mix) | |||
| Szudáni fű | |||
| Kínai nád | |||
| Káposztalevél | |||
Alapanyag és technológia függvényében a szervesanyagokból kinyerhető biogáz mennyiség eltérő lehet, az egyes szervesanyagok biogáz kihozatalát 4.3. táblázat szemlélteti.
4.3. táblázat - Különböző szervesanyagok biogáz kihozatala (Forrás: Fuchsz, 2006.; Sinoros-Szabó et.al., 2005.; Sági, 2003.; Hájos, 2008.; Potyondi, 2008.)
| Szervesanyag | Biogáz mennyisége (m3/tonna) |
|---|---|
| Marhatrágya | 90-310 |
| Sertéstrágya | 340-550 |
| Baromfitrágya | 310-620 |
| Istállótrágya | 175-280 |
| Kukoricaszár | 380-460 |
| Szennyvíziszap (5% sza.) | 20 |
| Répaszelet | 35, 75 |
| Biohulladék | 100 |
| Sörtörköly | 120 |
| Vágóhídi hulladék | 150 |
| Fű szilázs | 175-217 |
| Kukorica szilázs | 190 |
| Zsírleválasztó maradék | 400 |
| Burgonya hulladék | 39 |
| Étel hulladék | 265 |
| Pékségi hulladék | 714 |
| Rozs | 577 |
| Triktikálé | 587 |
| Búza | 600 |
A biogáz kifejezés gyűjtőfogalom, mert a termelési-kinyerési hely szerint az alábbi elnevezéseket használják (Hódi, 2009.):
Szennyvíziszapból termelt gáz: szennyvízgáz. Ennél a technológiánál a rothasztó tornyokban történik a szennyvíztisztítási technológia során keletkezett szennyvíziszap fermentációja.
A hazai szennyvíztisztító telepek közül 17 helyen termelnek biogázt, ezek száma fokozatosan nő. 2003-ban évi 60-70 m3 alapanyagból 6-7 m3 biogáz keletkezett, melynek energiatartalma elérte a 0,15 PJ-t. A gázt hő- és elektromos energiaként túlnyomórészt felhasználják, 1 MW beépített összkapacitás 7 GWh elektromos áramot és 120 TJ hőenergiát állít elő. Magyarországon 2003. január 1-jén 555 db különböző kapacitású szennyvíztisztító telep üzemelt. Az iszap szervesanyag tartalma 65-75% között változik, mely függ a folyadékfázis tisztításának minőségétől. A számításba vehető tisztító telepek kinyerhető gáz mennyisége 202*103 Nm3/nap, a hálózaton hasznosítható villamos energia 381 MWh/nap, ami mintegy 128 GWh/év villamos energia többletet jelent. (Hájos, 2008.)
Mezőgazdasági, élelmiszeripari, háztartási hulladékból termelt: biogáz
Az anaerob fermentáció a szerves trágya, a hígtrágya és más biológiai eredetű nehezen hasznosítható hulladékok értékes bio-trágyává való alakításának egyik alternatív lehetősége. A hulladék kezelése közben keletkező biogáz fűtésre, illetve villamos áram termelésre hasznosítható, ezzel csökkentve az üzem működési költségeit.
Kovács Kornél a Magyar Biogáz Egyesület elnökének véleménye szerint: 1000 hektáron termelt és feldolgozott energianövénnyel átlagosan 2,0-2,5 MW villamos energia termelésére képes biogáz erőmű –kapacitás látható el alapanyaggal. Et azt jelenti, hogy 1000 hektár szántóföld évi 14,0-17,5 GWh villamos energia és ezzel párhuzamosan 14,0-18,0 GWh hőenergia termeléshez ad megújuló energiaforrást. 100 ezer hektár szántóföld biogáz-termelési hasznosítása tehát 200-250 MW bioerőmű-kapacitás létrehozását jelentené, amelyben évente 1400-1750 GWh villamos áramot lehet termelni, 1400-1800 GWh hőenergia mellett. (Hargitai, 2006.)
Lápos, mocsaras területeken fenékiszapból keletkező: mocsárgáz
Hulladéklerakón képződő gáz: a depóniagáz. Itt a hulladéklerakóban elhelyezett gázkutakon keresztül történik a biológiailag lebontható szerves anyagok bomlásának eredményeképpen képződő biogáz kinyerése aktív, vagy passzív rendszereken keresztül
Magyarországon 14 helyen összesen 13-15 millió m3 hulladékból folyik depóniagáz kinyerés, ennek mennyisége évente elérheti a 100-120 millió m3-t. Energiatartalma 1,8-2 PJ. Ennek az értéknek csak töredékét hasznosítják, 0,3 MW beépített kapacitással mintegy 2 GWh elektromos és 12 TWh hőenergiát állítanak elő. (Hájos, 2009.)
A termelési-kinyerési hely szerint a biogázok összetétele különböző lehet. A gázok főbb összetevőit és azok százalékos értékét a 4.4. táblázat tartalmazza.
4.4. táblázat - Különböző szervesanyagok biogáz kihozatala (Forrás: Fuchsz, 2006.; Sinoros-Szabó et.al., 2005.; Sági, 2003.; Hájos, 2008.; Potyondi, 2008.)
| Összetevő | Mértékegység | Mezőgazdasági biogáz telep | Szennyvíztisztító telep | Szeméttelep |
|---|---|---|---|---|
| Metán | mol% | 60…70 | 55…65 | 45…55 |
| Széndioxid | mol% | 30…40 | 35…45 | 30…40 |
| Nitrogén | mol% | kisebb, mint 1 | kisebb, mint 1 | 5…15 |
| Hidrogén-szulfid | ppm | 10…2000 | 10…40 | 50…300 |