1. Что такое биогаз. Биогаз что такое
Что такое биогаз?
Постоянные повышения цен на газ, структурные кризисы и рыночные спекуляции на фоне политической нестабильности послужили толчком для развития технологий получения газа искусcтвенно, через использование отходов разных производств. За два десятилетия бурного развития биогазовая отрасль стала мощной, и инженеры разработали технически надежные решения производства достаточного количества энергии из биоотходов децентрализовано. Сегодня в Германии функционирует более 7 000 биогазовых установок мощностью от 500 кВт/час до 2 МВт/час. Биогаз производится на биогазовых установках везде, где доступны биоотходы или энергетически ценное растительное сырье.
Что такое биогаз?
Биогаз – обобщенное название горючей газовой смеси, получаемой при естественном разложении веществ органического происхождения в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения). Для того, чтобы процесс разложения не длился тысячи лет, а исчислялся днями, для жизнедеятельности нескольких видов бактерий создают наиболее благоприятные условия . Температуру жизни и «еду» для бактерий готовят тщательно. Смесь, которую загружают в биореактор называется биосубстрат. Биосубстрат чаще всего состоит из смеси навоза и измельченного кукурузного силоса ( на фото слева).
Сегодняшние биогазовые установки все больше проектируются с целью утилизации бытовых органических отходов, поэтому состав биосубстрата подбирают для БГУ индивидуально.
Процесс выделения биогаза можно наблюдать через небольшое окошко в ферментере.
Процесс химических преобразований внутри биогазовой установки отражает такая схема:
Маленькие пузырьки на поверхности плавно двигающегося биосубстрата, это и есть биогаз.
Биогаз – это всегда смесь метана с другими побочными газами. В состав биогаза входят:
|
метан (Ch5) |
углекислый газ (CO2) |
сероводород (h3S) |
аммиак (Nh4) |
водород (h3) |
| 60-70% | около 25-30% | небольшое количество | ||
В зависимости от вида органических компонентов для биосубстрата, который использует БГУ, состав биогаза может отличаться, процентное содержание метана может быть или выше или ниже.
Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа, или порядка 7000 ккал на м3. Эквивалентом для 1м3 биогаза может быть 700 гр мазута и 1,7 кг дров.
Для сравнения:
- Одна голова КРС дает в год 300-500 м3 биогаза в год
- Один га луговой травы – 6000-8000 м3 биогаза в год
- Один га кормовой свеклы – 8000-12000 м3 биогаза в год
Зачем использовать биогаз?
В условиях высокой стоимости энергоносителей, а с другой стороны возрастающего количества органических отходов от сельского хозяйства и от человеческой жизнедеятельности (это все возобновляемые источники энергии), биогаз выступает важным продуктом - как альтернативная энергетика. Самая важная функция Биогазовой установки - это гарантированная энергетическая безопасность как отдельного производства (свинофермы, теплицы, зернохранилища), так и в масштабах небольших населенных пунктов – ключевой объект жизнеобеспечения, который обеспечит полное децентрализованное снабжение электро- и теплоэнергией всех жителей. В сегодняшних кризисных условиях развития Украины этот фактор приобретает особую силу.
Какая польза от биогазовой установки?
- Тепло. При охлаждении двигателя когенератора , в котором сжигают биогаз, образуется тепло в виде горячей воды. Горячую воду используют для обогрева помещений с людьми и животными, для обогрева теплиц, бассейнов.
- Электричество. Независимый и гарантированный источник. Никаких веерных отключений электричества. Сжигание газа в двигателе внутреннего сгорания приводит в действие вал электрогенератора, образуется электроэнергия. Из одного м3 биогаза можно выработать около 2 кВт электроэнергии.
- Природный газ. Современные биогазовые установки все чаще оснащают модулями для очистки биогаза. В результате нескольких технологических операций содержание метана увеличивается до 90 %, побочные газы удаляются. Биогаз превратился в стандартный природный газ, и его можно использовать в бытовых целях.
- Органические удобрения. Биосубстрат, после удаления из него газа и обработки бактериями, представляет собой экологически чистые, жидкие удобрения лишенные нитратов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры.
- Решение экологических проблем. Утилизация навоза. Биогазовые установки устанавливаются на очистных сооружениях сточных вод городов, в сельской местности на фермах, птицефабриках, мясокомбинатах для обеспечения энергетической независимости, производства электроэнергии и тепловой энергии из отходов производства.
Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу, снизить применение химичесих удобрений, ликвидирует опасность загрязнения грунтовых вод.
Самым важным для экономики Украины является то, что биогаз является побочным продуктом при переработке органических отходов, сырье для производства биогаза в основном уже есть на предприятии, его не надо покупать .
На чем работает биогазовая установка? - На отходах!
В качестве сырья используются: сельскохозяйственные отходы (навоз, помет животноводческих ферм и комплексов, отходы растениеводства (силос)), отходы боен, отходы пищевой промышленности (барда, жом), отходы городских канализаций. Затраты на производство биогаза будут связаны только с эксплуатационными расходами на оборудование и на сервисное обслуживание. Прямая выгода будет состоять из сэкономленных средств на тепло, электроэнергию и из экономии затрат на минеральные удобрения за счет получения высококачественных органических удобрений.
При отсутствии таких установок, утилизация отходов – большая головная боль предприятий, большие финансовые и трудовые затраты на вывоз и захоронение отходов, а ведь использование отходов и внедренная биогазовая установка полностью решает эту проблему, плюс обеспечивает предприятие и близлежащие населенные пункты электричеством, газом и теплом.
От одного животного (КРС) можно получить около 400 - 500 м3 биогаза. При применении энергетических растений можно получить от 6.000 и до 12.000 (кукурузный силос/кормовая свекла) м3 биогаза с одного гектара. С 1 м3 биогаза, в зависимости от содержания метана, можно выработать от 1,5 до 2,2 kW электричества.
Небольшие биогазовые установки имеет смысл применять там, где есть возможность получить сырье и полное использованиие полученных продуктов. Успешно применяются установки там где необходимо тепло, пар, электроэнергия или холод. Обычно достаточное количество сырья для биогазовых установок имеется у станций очистки сточных вод, на свалках мусора, на свинофермах, птицефабриках, в коровниках - это все возобновляемая энергия. Применение эта энергия находит в школах, медицинских учреждениях, бассейнах, коммунальных теплоэлектростанциях, в гостиницах и общежитиях, на заводах и фабриках.
Как показывают исследования, проведенные Европейской комиссией, развитие биогазовой энергетики решает проблемы занятости в сельских районах и повышает реальные доходы населения. Кроме этого, внедрение биогазовых технологий способствует развитию энергетической инфраструктуры села, что положительно сказывается на уровне жизни сельского населения.
Биогаз сделает Вас независимым!
Звоните нашим специалистам. Мы ответим на все Ваши вопросы и подготовим коммерческое предложение.
agropump.com.ua
1. Что такое биогаз. Биогаз для чайников
1. Что такое биогаз
В ряду продуктов альтернативной энергетики биогаз занимает несколько особенное положение. Обычно все устройства альтернативной энергетики производят энергию из так называемых «возобновляемых источников». Так называемые они потому, что на самом деле энергия эта берется от солнца, причем временной промежуток между попаданием конкретной порции солнечной энергии на Землю и ее утилизацией устройствами альтернативной энергетики относительно небольшой, от нуля до максимум нескольких лет.
Солнечные фотоэлементы и солнечные нагревательные элементы утилизируют солнечную энергию сразу. Ветряные электростанции используют энергию воздуха, движущегося после нагревания солнцем. Гидроэлектростанции используют энергию текущей воды, которая перед этим была перемещена под воздействием энергии солнца. Жидкое топливо, полученное из биомассы (биодизель, биоэтанол, топливные брикеты и пеллеты, просто дрова) — это продукт, полученный из растительности, которая получила энергию для роста от солнца.
Биогаз тоже получается из биомассы, хотя и не только растительной. Поэтому сроки окупаемости устройств для получения биогаза (биогазовых установок или БГУ) могут иметь тот же порядок, что и сроки окупаемости других устройств альтернативной энергетики.
Биогаз, как и биоэтанол, производится с использованием биологических преобразований. В процессе этих преобразований биомасса разлагается как на энергетический продукт (биогаз, спирт), так и на органические отходы. В случае с получением биоэтанола такие отходы непосредственно представляют вред для окружающей среды, и только после энергоемкой переработки (сушки и измельчения) могут быть использованы в качестве корма для скота. При производстве биогаза отход, который образуется (шлам биогазовой установки), может быть использован непосредственно без каких-либо дополнительных преобразований. Он представляет собой прекрасное высокоэффективное и экологически безопасное удобрение. Ценность этого удобрения настолько высока, что сравнима или даже превосходит ценность вырабатываемого биогаза. Поэтому при правильной утилизации всех выходных продуктов БГУ срок ее окупаемости может быть существенно ниже, чем у всех других устройств альтернативной энергетики.
Теперь стоит сказать традиционные несколько слов о химическом составе биогаза. Конечно, об этом обязательно пишут в любой книжке или даже коротенькой газетной заметке. Но ведь эта книга предназначена для чайников, которые предположительно не читают книг и «советских газет перед едой», поэтому будем повторять прописные истины:
Биогаз преимущественно состоит из метана (Ch5). Это тот же горючий газ, младший в ряду углеводородов, из которого преимущественно состоит так называемый «природный газ». Только в природном газе метана более 90 %, а в биогазе — 45–75 %. В жидкое состояние метан переходит при температуре -161,6 °C. Метан почти не растворим в воде. Метан легче воздуха. При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении практически не вступает в химические реакции. Эти скучные цифры и факты понадобятся потом, чтобы развенчать некоторые заблуждения по поводу биогаза.
Второй значительный по объему компонент биогаза — углекислый газ (CO2). Это тот газ, который создает приятные пузырьки в газировке, пиве и шампанском. Он тяжелее воздуха. Он хорошо растворяется в холодной воде. При давлении больше 5,28 атм и комнатной температуре углекислота переходит в жидкое состояние. В биогазе содержится 25–55 % углекислого газа.
Третий компонент биогаза — пары воды (h3O). Их количество зависит от температуры биогаза и условий его получения и хранения и составляет единицы процентов. Обычно биогаз осушают перед использованием.
Четвертый компонент биогаза, который часто присутствует в нем — сероводород (h3S). Его может содержаться в биогазе от 0 до 2 %. Сероводород плохо растворяется в воде. При сжигании сероводорода получается сернистый газ (SO2). В большой концентрации сероводород разъедает металлы. Сернистый газ может служить источником получения серной кислоты.
Пятый компонент биогаза — аммиак (Nh4). Обычно его концентрация не превышает процента. Это тоже агрессивный газ.
Остальные компоненты присутствуют в биогазе в виде следов в доли процента — азот, кислород, водород. Они не оказывают существенного влияния на его свойства.
При сжигании биогаза сгорает метан, содержащийся в нем. Теплота, образующаяся при сгорании биогаза, меньше теплоты, образующейся при сжигании природного газа, пропорционально соотношениям количеств метана в природном газе и биогазе. Поскольку в биогазе меньше метана, чем в природном газе, то для сгорания единицы объема биогаза нужно меньше воздуха, чем при сжигании такой же единицы объема природного газа. Поэтому, если применяются горелки для газа, в которых сжигается предварительно созданная смесь горючего газа и воздуха, то для таких горелок надо уменьшать подачу воздуха в смесь при сжигании биогаза. Это единственное изменение, которое имеет смысл вносить в бытовые газовые приборы при настройке их для работы на биогазе.
Смесь биогаза с воздухом может быть взрывоопасной. Но взрывоопасна она в гораздо более узком диапазоне соотношений воздуха и биогаза, чем для смеси природного газа и воздуха. Поэтому вероятность взрыва смеси биогаза с воздухом при утечке намного меньше, чем при утечках природного газа. Средняя плотность биогаза составляет примерно 1,13 кг/м3, то есть, в среднем он легче воздуха, плотность которого при комнатной температуре составляет около 1,2 кг/м3. Это значит, что при утечке биогаз будет улетучиваться вверх. Но биогаз также будет расслаиваться. Поэтому если биогаз улетучивается в помещении без сквозняков, то возле пола скопится углекислый газ, а возле потолка — метан.
librolife.ru
Что такое биогаз | Синтезгаз
Биогаз
Биогаз — это газ, который получается метановым брожением биомассы. Разложение биомассы на компоненты происходит под воздействием 3-х видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй кислото-образующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.
Состав биогаза
55%-75 % метана, 25 %-45 % CO2, незначительные примеси h3 и h3S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан. Биометан полный аналог природного газа. Отличие только в происхождении.
Сырьё для получения
Органические отходы: навоз, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозавода — лактоза, молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни.
Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 30-50 м³ биогаза с содержанием метана 60 , 150-500 м3 биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м3 с содержанием метана до 87 можно получить из жира.
В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе не дает газа.
Из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.
Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудно разлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание элементов, считается выход газа для каждого по отдельности и затем суммируется.
Раньше когда не было науки о биогазе и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из чего-угодно органического, это понятие отошло и перестало использоваться.
Кроме отходов биогаз может производится из специально выращенных энергетических культур, например из силосной кукурузы или сильфия. Выход газа может достигать до 500 м3 с тонны.
История
Человечество научилось использовать биогаз давно. В 2 тысячелетии до н.э. на территории современой Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ скапливающийся в ямах на болотах — это вонючее дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона в болото бросались жертвоприношения и остаки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остается в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожанным же трубкам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему.
В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.
Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза.
Экология
Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.
Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.
Производство
Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60-ти разновидностей технологий получения биогаза. Наиболее распространённый метод — анаэробное сбраживание в метатанках, или анаэробных колоннах (в русском языке термин не устоялся). Часть энергии, получаемой в результате утилизации биогаза направляется на поддержание процесса (до 15-20 % зимой). В странах с жарким климатом нет необходимости подогревать метантанк. Бактерии перерабатывают биомассу в метан при температуре от 25°С до 70°С.
Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая двух-стадийная технология. Например, птичий помет, спиртовая барда, не перерабатывается в биогаз в обычном реакторе. Для переработки такого сырья необходим дополнительно реактор гидролиза. Такой реактор позволяет контролировать уровень кислотности, таким образом бактерии не погибают из-за повышения содержания кислот или щелочей.
Получение биогаза экономически оправдано при переработке постоянного потока отходов, например на животноводческих фермах.
Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов.
Применение
Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива. В Индии, Вьетнаме, Непале и др. странах строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи.
Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод. Т.е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.
Больше всего малых биогазовых установок находится в Китае — более 10 млн. (на конец 1990-х). Они производят около 7 млрд. м³ биогаза в год, что обеспечивает топливом примерно 60 млн. крестьян. В Индии с 1981 года было установлено 3,8 млн. малых биогазовых установок.
В конце 2006 года в Китае действовало около 18 млн. биогазовых установок. Их применение позволяет заменить 10,9 млн. тонн условного топлива.
Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании — биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия — 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.
Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы активно используются в городах Швейцарии: Берн, Базель, Женева, Люцерн и Лозанна. По прогнозам Швейцарской Ассоциации Газовой Индустрии к 2010 году 10% автотранспорта Швейцарии будет работать на биогазе.
Комментарии:
Daniel's Mercedes 248GКак тетраэтилсвинец попал в бензин и что было дальше
sintezgaz.org.ua
Что такое биогаз | Pop Hi-Tech
Биогаз это газ, который получают технологией метанового брожения биомассы. В качестве биомассы можно использовать органические (навоз, жом и т.п.) и бытовые отходы. Разложение биомассы происходит под действием нескольких видов бактерий. Цепочка разложения биомассы под действием бактерий выглядит следующим образом. Сначала за переработку берутся гидролизные бактерии, затем кислотно-образующие. Довершают процесс метанобразующие бактерии.
Биогаз состоит из метана(75%-55%) и углекислого газа(45%-25%). После очистки биогаза от CO2 его состав становится аналогичным природному газу. Это топливо можно использовать как автономное энергоснабжение. Подробнее узнать об автономном и неавтономном энергосбережении можно на сайте Альтернативная энергия.ru
Первые биогазовые установки человек построил 2 тысячеления до новой эры. В местах принадлежащих предкам немцев – алеманам археологи нашли примитивные конструкции, служившие для производства биогаза. Сначала, жившие в местах богатых торфом, алеманы строили свои биогазовые конструкции не для изготовления газа, а в религиозных целях. Они делали их, чтоб “задобрить” популярных в их мифологии – драконов. После того, как в религиозных обрядах, алеманы поняли преимущества биогаза, они стали использовать его для приготовления пищи. Они шили тенты и накрывали ими болота. Скопившийся под тентами газ алеманы отводили по кожаным рукавам к очагам своих жилищ.
Открытия Яна Баптиста Ван Гельмонта в XVII веке и Алессандро Вольта в 1776 году придали толчок к изучению биогаза. В 1808 году Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.
Первую современную биогазовую установку построили в Индии в 1859 году, а в 1895 году в Лондоне биогаз стали использовать для освещения улиц.
Конструкции биогазовых установок различается по типу производства биогаза и сырья, из которого производится это топливо. Самым популярным способом производства биогаза является анаэробное сбраживание биомассы в метатанках. В местах с холодным климатом до 20% получаемого газа может идти на поддержания процесса производства.
Некоторые виды сырья должны проходить двухступенчатую процедуру переработки. Для переработки птичьего помета и спиртовой барды необходимо дополнительно проводить процесс гидролизации.
Производство биогаза в индивидуальном хозяйстве позволит обеспечить теплоснабжение при экономии на энергосбережении. Современные газовые генераторы могут работать на биогазе без каких-либо изменений в конструкции.
pop-hi-tech.ru
БИОГАЗ - это... Что такое БИОГАЗ?
биогаз — биогаз … Орфографический словарь-справочник
БИОГАЗ — БИОГАЗ, топливный газ, получаемый при разложении биологических материалов. Представляет собой смесь, состоящую в основном из горючего метана (до 60%) и углекислого газа. Биогаз образуется за счет анаэробного распада (или ФЕРМЕНТАЦИИ) различных… … Научно-технический энциклопедический словарь
БИОГАЗ — смесь газов, в которой преобладают метан (55 65%) и диоксид углерода (35 45%). Б. образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Б. получается в специальных установках (метантенках) … Экологический словарь
Биогаз — смесь газов растительного и животного происхождения, которые образуются при разложении органических отходов, например, на свалках. Биогаз может быть получен в специальных установках и использован в качестве топлива. Источник: Словарь архитектурно … Строительный словарь
Биогаз — смесь газов метана и углекислого газа с примесями азота, водорода, кислорода, сероводорода и др. Образуется в процессе разложения отходов целлюлозными анаэробными организмами при участии бактерий метанового брожения. На несанкционированных… … Официальная терминология
Биогаз — – смесь газов растительного и животного происхождения, которые образуются при разложении органических отходов, например, на свалках. Биогаз может быть получен в специальных установках и использован в качестве топлива … Словарь строителя
БИОГАЗ — образуется в результате метанового брожения различных органических отходов сельского хозяйства, лесообрабатывающей и пищевой промышленности, коммунального хозяйства и др.; состоит из метана (30 75%) и диоксида углерода. Используется как топливо … Большой Энциклопедический словарь
биогаз — смесь метана (5° 85 %), диоксида углерода (15– 5°%), водяных паров, получаемая из твердых и жидких отходов органической природы в анаэробных условиях за счет деятельности метаногенов. Используется в качестве топлива; теплотворная способность –… … Словарь микробиологии
биогаз — сущ., кол во синонимов: 1 • газ (55) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
биогаз — Смесь газов, состоящая в основном из метана и углекислого газа, образующаяся в процессе метанового брожения органического вещества. [ГОСТ Р 52808 2007] Тематики энергетика биоотходов Обобщающие термины понятия по метановому брожению биоотходов EN … Справочник технического переводчика
dic.academic.ru
Биогаз для чайников, стр. №1
"Биогаз для чайников" - Павел Северилов
1. Что такое биогаз.
В ряду продуктов альтернативной энергетики биогаз занимает несколько особенное положение. Обычно все устройства альтернативной энергетики производят энергию из так называемых «возобновляемых источников». Так называемые они потому, что на самом деле энергия эта берется от солнца, причем временной промежуток между попаданием конкретной порции солнечной энергии на Землю и ее утилизацией устройствами альтернативной энергетики относительно небольшой, от нуля до максимум нескольких лет.
Солнечные фотоэлементы и солнечные нагревательные элементы утилизируют солнечную энергию сразу. Ветряные электростанции используют энергию воздуха, движущегося после нагревания солнцем. Гидроэлектростанции используют энергию текущей воды, которая перед этим была перемещена под воздействием энергии солнца. Жидкое топливо, полученное из биомассы (биодизель, биоэтанол, топливные брикеты и пеллеты, просто дрова) – это продукт, полученный из растительности, которая получила энергию для роста от солнца.
Биогаз тоже получается из биомассы, хотя и не только растительной. Поэтому сроки окупаемости устройств для получения биогаза (биогазовых установок или БГУ) могут иметь тот же порядок, что и сроки окупаемости других устройств альтернативной энергетики.
Биогаз, как и биоэтанол, производится с использованием биологических преобразований. В процессе этих преобразований биомасса разлагается как на энергетический продукт (биогаз, спирт), так и на органические отходы. В случае с получением биоэтанола такие отходы непосредственно представляют вред для окружающей среды, и только после энергоемкой переработки (сушки и измельчения) могут быть использованы в качестве корма для скота. При производстве биогаза отход, который образуется (шлам биогазовой установки), может быть использован непосредственно без каких-либо дополнительных преобразований. Он представляет собой прекрасное высокоэффективное и экологически безопасное удобрение. Ценность этого удобрения настолько высока, что сравнима или даже превосходит ценность вырабатываемого биогаза. Поэтому при правильной утилизации всех выходных продуктов БГУ срок ее окупаемости может быть существенно ниже, чем у всех других устройств альтернативной энергетики.
Теперь стоит сказать традиционные несколько слов о химическом составе биогаза. Конечно, об этом обязательно пишут в любой книжке или даже коротенькой газетной заметке. Но ведь эта книга предназначена для чайников, которые предположительно не читают книг и «советских газет перед едой», поэтому будем повторять прописные истины:
Биогаз преимущественно состоит из метана (Ch5). Это тот же горючий газ, младший в ряду углеводородов, из которого преимущественно состоит так называемый «природный газ». Только в природном газе метана более 90%, а в биогазе – 45-75%. В жидкое состояние метан переходит при температуре -161,60C. Метан почти не растворим в воде. Метан легче воздуха. При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении практически не вступает в химические реакции. Эти скучные цифры и факты понадобятся потом, чтобы развенчать некоторые заблуждения по поводу биогаза.
Второй значительный по объему компонент биогаза – углекислый газ (CO2). Это тот газ, который создает приятные пузырьки в газировке, пиве и шампанском. Он тяжелее воздуха. Он хорошо растворяется в холодной воде. При давлении больше 5,28 атм и комнатной температуре углекислота переходит в жидкое состояние. В биогазе содержится 25-55% углекислого газа.
Третий компонент биогаза – пары воды (h3O). Их количество зависит от температуры биогаза и условий его получения и хранения и составляет единицы процентов. Обычно биогаз осушают перед использованием.
Четвертый компонент биогаза, который часто присутствует в нем – сероводород (h3S). Его может содержаться в биогазе от 0 до 2%. Сероводород плохо растворяется в воде. При сжигании сероводорода получается сернистый газ (SO2). В большой концентрации сероводород разъедает металлы. Сернистый газ может служить источником получения серной кислоты.
Пятый компонент биогаза – аммиак (Nh4). Обычно его концентрация не превышает процента. Это тоже агрессивный газ.
Остальные компоненты присутствуют в биогазе в виде следов в доли процента – азот, кислород, водород. Они не оказывают существенного влияния на его свойства.
При сжигании биогаза сгорает метан, содержащийся в нем. Теплота, образующаяся при сгорании биогаза, меньше теплоты, образующейся при сжигании природного газа, пропорционально соотношениям количеств метана в природном газе и биогазе. Поскольку в биогазе меньше метана, чем в природном газе, то для сгорания единицы объема биогаза нужно меньше воздуха, чем при сжигании такой же единицы объема природного газа. Поэтому, если применяются горелки для газа, в которых сжигается предварительно созданная смесь горючего газа и воздуха, то для таких горелок надо уменьшать подачу воздуха в смесь при сжигании биогаза. Это единственное изменение, которое имеет смысл вносить в бытовые газовые приборы при настройке их для работы на биогазе.
Смесь биогаза с воздухом может быть взрывоопасной. Но взрывоопасна она в гораздо более узком диапазоне соотношений воздуха и биогаза, чем для смеси природного газа и воздуха. Поэтому вероятность взрыва смеси биогаза с воздухом при утечке намного меньше, чем при утечках природного газа. Средняя плотность биогаза составляет примерно 1,13 кг/м3, то есть, в среднем он легче воздуха, плотность которого при комнатной температуре составляет около 1,2 кг/м3. Это значит, что при утечке биогаз будет улетучиваться вверх. Но биогаз также будет расслаиваться. Поэтому если биогаз улетучивается в помещении без сквозняков, то возле пола скопится углекислый газ, а возле потолка – метан.
2. Анаэробное брожение.
Биогаз – это продукт (один из продуктов) анаэробного брожения. Это значит, что биогаз выделяется при брожении органических веществ без доступа воздуха. А брожение – это процесс разложения под действием бактерий. Попросту говоря, брожение происходит, когда бактерии едят эту органику.
Процесс анаэробного брожения с выделением биогаза условно разделяют на четыре фазы по типу происходящих процессов. Это фаза гидролиза, ацидогенеза, ацетогенеза и метаногенеза. В каждой фазе работает свой тип бактерий, причем количество видов бактерий, участвующих в каждой фазе, насчитывается сотнями. На фазе гидролиза бактерии расщепляют белки, жиры и углеводы на более простые молекулы, типа сахаров, аминокислот и т.п. На фазе ацидогенеза образуются различные органические кислоты. На фазе ацетогенеза образуется уксусная кислота. И на фазе метаногенеза образуется биогаз. Это описание фаз весьма приблизительно. Каждая фаза описывается множеством химических уравнений. Одновременно происходит несколько различных реакций на каждой фазе. Количественное соотношение этих реакций зависит от типа перерабатываемого сырья, от видов участвующих на этом этапе бактерий и множества других факторов. Поэтому невозможно абсолютно точно просчитать и предсказать характер протекания реакции и количественные показатели на выходе.
Процесс анаэробного брожения различают также по температуре его протекания. Есть три температурных диапазона, при которых наблюдаются локальные максимумы интенсивности процесса брожения. Косвенным показателем этой интенсивности является объем выделяемого биогаза в единицу времени. Первый температурный режим анаэробного брожения называется психрофильным. Психрофильное брожение происходит в диапазоне температур 15-250C. Второй температурный режим называется мезофильным. Мезофильное брожение происходит в диапазоне температур 30-400C. Третий температурный режим называется термофильным. Термофильное брожение происходит в диапазоне температур 50-560C.
В каждом более теплом температурном режиме метаболизм бактерий происходит примерно в два раза быстрее, чем в предыдущем. Соответственно, биогаз выделяется примерно в два раза быстрее. Но более высокотемпературный процесс менее устойчив и более капризен, чем предыдущий. Поэтому самые простые биогазовые установки работают обычно в психрофильном режиме. Большие промышленные установки работают обычно в мезофильном режиме.
Обычно у всех «чайников» возникает вопрос: откуда берутся эти бактерии, которые обеспечивают анаэробное брожение? Ответ простой: эти бактерии живут в желудках практически всех животных на земле. Особенно много бактерий третьей и четвертой фаз брожения находится в желудках жвачных животных (коровы, овцы, кони, козы и т.д.).
Страницы:
www.betontrans.ru
БИОГАЗ - это... Что такое БИОГАЗ?
биогаз — биогаз … Орфографический словарь-справочник
БИОГАЗ — БИОГАЗ, топливный газ, получаемый при разложении биологических материалов. Представляет собой смесь, состоящую в основном из горючего метана (до 60%) и углекислого газа. Биогаз образуется за счет анаэробного распада (или ФЕРМЕНТАЦИИ) различных… … Научно-технический энциклопедический словарь
БИОГАЗ — смесь газов, в которой преобладают метан (55 65%) и диоксид углерода (35 45%). Б. образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Б. получается в специальных установках (метантенках) … Экологический словарь
Биогаз — смесь газов растительного и животного происхождения, которые образуются при разложении органических отходов, например, на свалках. Биогаз может быть получен в специальных установках и использован в качестве топлива. Источник: Словарь архитектурно … Строительный словарь
Биогаз — смесь газов метана и углекислого газа с примесями азота, водорода, кислорода, сероводорода и др. Образуется в процессе разложения отходов целлюлозными анаэробными организмами при участии бактерий метанового брожения. На несанкционированных… … Официальная терминология
Биогаз — – смесь газов растительного и животного происхождения, которые образуются при разложении органических отходов, например, на свалках. Биогаз может быть получен в специальных установках и использован в качестве топлива … Словарь строителя
биогаз — смесь метана (5° 85 %), диоксида углерода (15– 5°%), водяных паров, получаемая из твердых и жидких отходов органической природы в анаэробных условиях за счет деятельности метаногенов. Используется в качестве топлива; теплотворная способность –… … Словарь микробиологии
биогаз — сущ., кол во синонимов: 1 • газ (55) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
БИОГАЗ — Смесь газов, в которой преобладают метан (55 65%) и диоксид углерода (35 45%). Б. образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Б. получается в специальных установках (метантенках) … Словарь бизнес-терминов
биогаз — Смесь газов, состоящая в основном из метана и углекислого газа, образующаяся в процессе метанового брожения органического вещества. [ГОСТ Р 52808 2007] Тематики энергетика биоотходов Обобщающие термины понятия по метановому брожению биоотходов EN … Справочник технического переводчика
dic.academic.ru
