Co to jest biogaz? Z czego powstaje, gdzie i w jaki sposób może zostać wykorzystany i jakie niesie korzyści dla lokalnych społeczności i środowiska naturalnego? Temat wyjaśnia prof. Wojciech Czekała z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
Co to jest biogaz?
Definicja słowa biogaz została zawarta m.in. w Ustawie z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz.U. 2015 poz. 478). Zgodnie z przytoczonym aktem prawnym biogaz to „gaz uzyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów”. Biogaz, będący mieszanką gazów charakteryzuje się specyficznym składem, zależnym przede wszystkim od rodzaju substratów z jakich powstał. Niezależnie jednak od wsadu do biogazowni czy rodzaju instalacji dominujący udział w omawianej mieszaninie będą miały metan (CH4) oraz ditlenek węgla (CO2). Zawartość metanu powinna przekraczać 50%, a zdarzają się przypadki, że wartość ta jest nawet na poziomie około 70%. Wśród pozostałych gazów, obecnych w biogazie w mniejszych ilościach można wymienić m.in. amoniak czy siarkowodór. Ich ilości są jednak niewielkie i podaje się je w ppm.
Szczególnym rodzajem biogazu rolniczego jest biogaz rolniczy definiowany zgodnie z Ustawą z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz.U. 2015 poz. 478) jako „gaz otrzymywany w procesie fermentacji metanowej:
a) produktów rolnych oraz produktów ubocznych rolnictwa, w tym odchodów zwierzęcych,
b) produktów z przetwórstwa produktów pochodzenia rolniczego i produktów ubocznych, odpadów lub pozostałości z tego przetwórstwa, w tym z przetwórstwa i produkcji żywności, pochodzących z zakładów przemysłowych, a także z zakładowych oczyszczalni ścieków z przetwórstwa rolno-spożywczego, w których jest prowadzony rozdział ścieków przemysłowych od pozostałych rodzajów osadów i ścieków,
c) produktów spożywczych przeterminowanych lub nieprzydatnych do spożycia,
d) tłuszczów i mieszanin olejów z separacji olej/woda zawierających wyłącznie oleje jadalne i tłuszcze,
e) biomasy roślinnej zebranej z terenów innych niż zaewidencjonowane jako rolne,
f) odchodów zwierzęcych pozyskanych z działalności innej niż rolnicza
– z wyłączeniem biogazu pozyskanego z odpadów komunalnych, ze składowisk
odpadów, a także z substratów pochodzących z oczyszczalni ścieków innych niż
wymienione w lit. b;”.
Kongres Biogazu – zarejestruj się!
Gdzie powstaje biogaz?
Biogaz może powstawać zarówno z surowców pozyskiwanych celowo, jak i z odpadów. Wynika to z faktu, że wsad powinien zapewnić materie organiczną, która jest zawarta w substratach klasyfikowanych w obu grupach. Produkcja biogazu odbywa się z substratów zasobnych w materie organiczną, które ulegają biodegradacji w warunkach beztlenowych. W biogazowniach komunalnych biogaz powstaje z selektywnie zebranych bioodpadów lub ze specjalnie wydzielonej frakcji odpadów w instalacjach mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych. Biogaz może również powstawać na oczyszczalniach ścieków, w instalacjach które przetwarzają ścieki lub osady ściekowe. Kolejnym miejscem będą składowiska odpadów komunalnych, gdzie biogaz jest pozyskiwany z wykorzystaniem specjalnych instalacji. W tym przypadku szczególne znaczenie ma wychwycenie emisji gazów, które mogłyby się przedostać do atmosfery. Biogaz może również powstawać w biogazowniach rolniczych. Są to instalacje, które mogą przetworzyć szeroką gamę surowców pochodzących z upraw, np. kiszonka z kukurydzy, czy rośliny energetyczne oraz z wielu odpadów. Szczególną znaczenie mają odpady z przemysłu rolno-spożywczego.
Krótka historia biogazu
Biogazownie są instalacjami funkcjonującymi w sposób złożony. Wynika to m.in. z faktu, że wykorzystując proces fermentacji metanowej do produkcji biogazu należy uwzględnić takie czynniki jak np. pozyskanie substratów, przetwarzanie odpadów, produkcje energii oraz produkcje i zagospodarowanie pofermentu. Jest to bezpośrednio związane nie tylko z doborem rozwiązań technicznych i technologicznych, ale również z koniecznością pozyskania stosownej dokumentacji.
Historia biogazu jest bardzo długa. Istnieją doniesienia mówiące o tym, że biogaz był wykorzystywany w starożytności m.in. na terenach Azji. Trudno jednak jednoznacznie wskazać miejsce i czas pierwszego przypadku celowego wytworzenia i wykorzystania biogazu. Pierwsze fermentory funkcjonujące w warunkach beztlenowych powstały w XIX wieku. Jednak znaczny wzrost zainteresowania i powstawanie instalacji biogazowych nastąpił dopiero w II połowie XX wieku. W ostatnich latach coraz częściej doceniany jest nie tylko aspekt produkcji energii, ale również i zagospodarowania odpadów. W związku z czym należy się spodziewać znacznego rozwoju technologii oraz wzrostu liczby instalacji na świecie.
Kierunki wykorzystania biogazu i biometanu
Wytworzony biogaz można wykorzystać na kilka sposobów. Sposoby te są wybierane najczęściej w oparciu o ilość wytworzonego biogazu, jego skład (głównie zawartość metanu) oraz możliwości finansowe inwestora. Najważniejszym zadaniem osób zarządzających biogazownią jest utrzymanie procesu fermentacji metanowej na zakładanym poziomie, w efekcie czego powstanie zakładana ilość biogazu o danym składzie. Wahania w poszczególnych dniach mogą się w pewnym zakresie różnić, jednak produkcja biogazu przy spełnieniu odpowiednich warunków jest stabilna.
W wielu krajach, w tym i w Polsce preferowanym rozwiązaniem jest spalenie biogazu w silniku kogeneracyjnym. W efekcie tego procesu powstanie energia elektryczna oraz ciepło. Ilości obu form będą do siebie zbliżone, z niewielką przewagą ciepła. Inną możliwością jest bezpośrednie wykorzystanie powstałego biogazu np. jako źródła energii w domach. Rozwiązanie to jest charakterystyczne m.in. dla krajów Afryki i Azji Południowo-Wschodniej. Po oczyszczeniu biogazu wytwarza się biometan. Według Ustawy z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz.U. 2015 poz. 478) biometan jest definiowany jako „gaz uzyskany z biogazu, biogazu rolniczego lub wodoru odnawialnego, poddanych procesowi oczyszczenia, wprowadzany do sieci gazowej lub transportowany w postaci sprężonej albo skroplonej środkami transportu innymi niż sieci gazowe, lub wykorzystany do tankowania pojazdów silnikowych bez konieczności jego transportu”. Czysty biometan po spełnieniu wymogów może być wprowadzony do sieci gazowej.
Zalety wykorzystania biogazu
Produkcja energii odnawialnej, w tym biogazu jest związana z licznymi korzyściami. Zalety te są często dzielone na środowiskowe, społeczne oraz ekonomiczne. Spośród korzyści środowiskowych najczęściej wymienia się ograniczenie wydobycia i wykorzystania paliw kopalnych, co w konsekwencji zmniejsza emisje ditlenku węgla i innych gazów do atmosfery. W grupie zalet społecznych wymienić można przede wszystkim tworzenie nowych miejsc pracy czy poprawę lokalnego środowiska, m.in. poprzez realizowanie działań zgodnych z prawidłową gospodarką odpadami. Biogazownie przetwarzając biomasę o statusie odpadów doskonale wpisują się w trend gospodarki o obiegu zamkniętym. Należy podkreślić, że tego typu działanie jest związane z przyjmowaniem opłat za zagospodarowanie odpadów, co w konsekwencji pozytywnie wpływa na bilans instalacji. W ramach zalet ekonomicznych warto również wspomnieć o cieple, które w dużych ilościach może trafiać zarówno do gospodarstw indywidualnych, jak i do przedsiębiorstw. W tym przypadku należy podkreślić zarówno korzyści ekonomiczne, jak i społeczne dla odbiorców tego medium.
Rynek biogazu i biometanu. Czytaj za darmo w internecie!
tekst: prof. Wojciech Czekała, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
zdjęcie: pixabay
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
