Biogáz

A biogáz szerves anyagok anaerob bomolásával keletkező, elsősorban metánt és szén-dioxidot tartalmazó gázkeverék. Magas energiatartalma miatt elfáklyázása helyett indokoltabb felhasználása, értékesítése. A biogáz felhasználása történhet közvetlenül helyben hő-előállításra fűtési, vagy kapcsolt tevékenységek hőigénynek biztosítására (pl. bioetanol gyártás), illetve helyben kombinált villamos- és hőenergia előállítására. Nem helyben történő felhasználás során a minőségi követelményeknek megfelelő biogáz közvetlenül bevezethető az országos gázhálózatba, vagy más csatornákon továbbértékesíthető például motorok meghajtására (traktor, tömegközlekedés stb.). A különböző biogáz üzemekben egyaránt található példa mindegyik esetre, Nyírbátorban a kapcsolódó a biogázt villamos energia-előállításra és fűtésre, Debrecenben a helyi buszjáratok hajtóanyagként hasznosítják.

A biogáz alapanyaga általában más tevékenységek melléktermékeként, vagy hulladékaként keletkező szerves anyagok. Ezek között megtalálható az élelmiszeripari szerves hulladék, a bioetanol vagy biodízel gyártás melléktermékei, települési szennyvíziszap, kommunális hulladék depónia csövezésével nyert biogáz és az álltatartó telepeken képződő híg- és szervestrágya. A biogáz előállítása hangsúlyosan környezetvédelmi kérdés, amely során a szerves hulladékok kezelése, ártalmatlanítása korszerű módon, energia-előállítással összekapcsolva valósulhat meg.
Mezőgazdasági szempontból az állattartó telepek a trágyakezelést olyan módon valósíthatják meg, amely során a trágyatároló (fermentor) nem holttőkét jelent, hanem a biogáz hasznosításával, értékesítésével megtérülő beruházássá válik. Továbbá a kierjesztett szerves anyag talajerő-visszapótlásra felhasználható. Ugyanilyen aspektusban az élelmiszeripar részére is egy korszerű hulladékkezelést jelenthet.
A biogáz üzemek lehetőséget biztosíthatnak a kistelepülés szerves hulladékának, szennyvízének korszerű, rentábilis kezelésére.

Egy 100 négyzetméteres átlagos hazai (a „zöldkártya” kategóriarendszer szerinti „G” kategóriás) lakásnál mintegy 3000 köbméter éves földgázfogyasztásra lehet számítani, ami jelen áron mintegy 360.000 forintba kerül, valamint 4000 kW áramfogyasztásra, ami pedig körülbelül 160 ezer forintos számlát eredményez. Ez összesen több mint félmillió forint energiaköltséget jelent.
A kifejlesztett házi biogáz-reaktor felhasználásával (állati trágya beszerzése esetén is) kevesebb mint harmad költséggel, azaz évi 150 ezer forintból megoldható az áram és fűtésellátás. Az összeg akár ennél jelentősen kevesebb is lehet, ha nem szükséges vásárolni szerves anyagot (például lótrágyát), mert az a háznál rendelkezésre áll.

Biogáz reaktor telepítése

A rendszer sajátossága, hogy a modulálhatóságának köszönhetően (bár minden reaktor hasonló felépítésű) mégis lehetőség van a konkrét igényekhez, helyi adottságokhoz igazodni. Ezt legjobban az szemléltetni, hogy 3 és 18 köbméter között 1 köbméterenként vannak válaszható biogáztermelő reaktorméretek. Így gyakorlatilag a rendszer nem csak a ház igényeihez, hanem a háznál rendelkezésre álló szervesanyag éves tonna tömegéhez is tökéletesen igazítható.

A biogáz reaktor működése

Az alapmodell gazdaságos és környezetbarát alternatívát kínál 100-150 négyzetméteres családi házak éves fűtésének, valamint alapvető áramszükségletének biztosítására.
Az alapmodell térfogata megközelítőleg 4 köbméter. A benne lévő szektorok száma 10-14, egy szektor térfogata pedig 300-400 liter A bio-reaktorban naponta termelhető mezofil biogáz 3-5 köbméter vagyis 16-27 kW/nap mezofil biogáz energia. A naponta termelhető termofil biogáz átlagosan 10 köbméter körül van, vagyis 55 kW termofil biogáz energia.
A mezofil bioreaktort kétnaponta, míg a termofil bioreaktort naponta kell biomasszával feltölteni a hatékony működés érdekében. Az optimális biogáz kihozatal érdekében célszerű, hogy a naponta bejuttatott biomassza 20-25 kg/nap szerves szárazanyagot tartalmazzon. Termofil bioreaktorban ezen szervesanyag maximum 70%-át biogázosítják a termofil baktériumok. A biomassza szokásos nedvességtartalma kb. 70%-80%, azaz ezt figyelembe véve kell a bejuttatott anyag függvényében a szükséges víz/szennyvízmennyiséget meghatározni.
A biomassza összetételét, azaz a recepturát mindig a helyi adottságok szerint kell konkrétan kiszámítani biogáz szakadatokat vagy előzetes mérések eredményeit alapul véve. A lakossági ökogáz reaktorban termelt biogáz maximum 4 kW 230 V 50 Hz zöldáram teljesítményű körülbelül 25-30% zöldáram hatásfokú biogáz mikroerőműbe kerül, amely naponta maximum 22 kW (vagyis évente 8.000 kW) zöldáramot és naponta 36 kW energiatartalmú 80/60 fokos melegvizet képes termelni.

A biogáz üzem fegyelmezett működtetés mellett a környezetbe semmilyen kellemetlen szagot nem bocsát ki. A lebomlás során keletkezett kénhidrogént általában biotechnológiai módszerekkel az üzemen belül semlegesítik. Az egyetlen kellemetlen szagforrást a bekerülő anyagok (trágya, szerves hulladék, stb.) jelentik. Ennek kiküszöbölésére a trágya továbbítása általában zárt rendszerben történik, a beszállított szerves hulladékot pedig olyan csarnokban rakják le és keverik be, amely biofilteren keresztül szellőzik.
A trágyát feldolgozó biogáz üzemek egyértelműen csökkentik a környezeti szagártalmat annak révén, hogy a biogáz üzemből kikerülő biotrágya gyakorlatilag szagmentes. A biogáz üzem egy zárt rendszer, az ott keletkező metán zárt rendszerben elégetésre kerül, így az üzemvitel kellő gondossága mellett a kiszolgáló személyzetre és a környezetre semmi veszély nem hárul.
A biogáz üzemek a légkörinél alig valamivel magasabb nyomás alatt üzemelnek.

A fermentáció után visszamaradt anyag sokkal jobban alkalmazható talaj szerves anyag utánpótlás biztosítására, mint az istállótrágya, mert:
-az anaerob kezelés során az értékes nitrogén tartalom megőrződik,
-az elfolyó anyag savassága csökken, a pH értéke 7-ről 8-ra emelkedik,
-istállótrágya esetében a C/N arány 30-50%-kal csökken, tehát a keletkező termék alkalmas közvetlen mezőgazdasági alkalmazásra,
-a folyamatban a foszfor és kálium tartalom a növények számára könnyen felvehető állapotba kerül,
-a gyommagvak csírázóképessége mezofil folyamatban csökken, termofil folyamatban gyakorlatilag megszűnik,
-a termék sokkal kevesebb kellemetlen szaganyagot tartalmaz és könnyen vízteleníthető.

A fermentáció eredményeként a hulladék elhelyezéssel járó közegészségügyi problémák csökkennek, mert:
-az anaerob fermentáció során az emberre veszélyes patogén baktériumok jelentős része elpusztul (termofil folyamatban teljes fertőtlenítés következik be),
-a termék térfogata számottevően csökken, tehát könnyebben és biztonságosabban tárolható,
-a környezetet szennyező anyagok koncentrációja csökken az anaerob fermentáció után.