Biogázelőállítás-hasznosítás
A szervesanyag anaerob (oxigénmentes) körülmények közötti lebomlása során magas metántartalmú gáz, biogáz képződik.
A biogáz nagy inertgáz tartalmú éghető gáz, amelynek fő összetevői a metán és a széndioxid. Ezen kívül kismértékben hidrogént, nitrogént és kénhidrogént tartalmaz. Összetétele nagymértékben függ a gázfejlődés körülményeitől. Fûtőértéke 60 %-os CH4 és 40 %-os CO2 tartalom esetén 21,5 MJ/Nm3. A biogáz a kritikus ponton (75-89 bar nyomás, mínusz 82,5 oC hőmérséklet), vagy légköri nyomáson mínusz 161 oC hőmérsékleten cseppfolyósítható.
A biogázelőállító reaktorokban képződő biogázból, gázmotor-generátoron keresztül a bevezetett összes energiatartalom mintegy 33 %-ának megfelelő elektromos energia állítható elő. Ennek mennyisége fedezni tudja az állattartó telep elektromos energia igényét, a többlet az országos hálózatba juttatható (55/1996.(XII. 20.) IKIM sz. rendelet). Az áramfejlesztő egység hulladékhője fedezi a reaktor mûködéséhez szükséges energiaigényt ill. a használati melegvíz előállításához szükséges hőigényt.
A biogáz hasznosítás másik módja a gázégők, helyi sugárzók felhasználásával az istálló fûtése.
A kierjesztés után a reaktorba betáplált hígtrágyával azonos mennyiségû közel azonos N, P, K hatóanyagtartalmú és mintegy 50 % kevesebb szervesanyag tartalmú hígtrágya további hasznosításáról kell gondoskodni. Az anaerob kierjedt hígtrágya tápanyagtartalmát azonban a termesztett növények könnyebben felveszik, hasznosítják.
Amennyiben az anaerob lebontás termofil (50-55 oC) hőmérsékleten megy végbe a gyommagvak jelentős része is elpusztul
A hazai állattartó telepeken létesítendő biogázelőállítási technológiákban a következő alapanyagok felhasználását lehet javasolni:
a.) sertés- és szarvasmarha hígtrágya,
b.) baromfitrágya (ketreces tartásból),
c.) az a+b pontok alatti szerves trágyák keveréke.
A biogáztelepeknek alapvetően a következő feltételeket kell teljesíteni:
- a képződő biogáz hasznosítási feltételeinek megléte,
- 6-10 % szárazanyag, 70-80 % szervesanyag tartalmú, szivattyúzható alapanyag,
- jó hőntartást biztosító, azaz alacsony, 15-20 % összhőigényû reaktor,
- egyszerû, időtálló, biztonságos konstrukció és üzemvitel,
- nagy, 5-6 kg/m3, nap szárazanyag, ill. 4-5 kg/m3, nap szervesanyag terhelhetőség,
- rövid, 10-15 napos erjesztési idő (HRT)
- nagy, 3-5 m3/m3 fajlagos gázhozam,
- rövid, 4-5 éves megtérülés.
A rendelkezésre álló szervesanyag alapú hulladékok és melléktermékek jellemzőit és gazdaságossági szempontokat is figyelembe véve, a hazai klimatikus viszonyok mellett az ún. nedves-iszapos, 5-10 % szárazanyag tartalmú alapanyagok, mezofil, 33-35 oC hőmérsékleten, 28-30 napos erjesztési idő (HRT) mellett történő anaerob kezelése javasolható energetikai célú biogáz előállításra. A biogázelőállítás terén végzett külföldi kutatások újabb eredményeit figyelembe véve azonban a 7-10 napos erjesztési idővel 50-70 oC-os termofil hőmérsékleten üzemelő berendezések üzembeállításának lehetősége is megfontolandó. Ezeknek nagy előnye a lényegesen kisebb, mintegy 1/3 reaktortérfogat igényből eredő alacsonyabb beruházási költség.
A főbb gazdasági állatfajok által termelt ürülék főbb mennyiségi és minőségi jellemzőit és a kinyerhető biogáz jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza.
Gazdasági állatok ürülékéből kinyerhető biogázhozam
| ||||
Megnevezés | Mértékegység | Állatfaj | ||
|
| Szarvasmarha | Sertés | Baromfi |
Az állattartó telep nagysága | fh | 100 fh-es tejtermelő | 1.000 kocás | 10.000 fh-es |
Az ürülék mennyisége | t/nap | 5 | 66 | 2 |
szárazanyag- | % | 12 | 8 | 20 |
tartalom | t/nap | 0,6 | 5,3 | 0,4 |
szervesanyag- | % | 8 | 6 | 14 |
tartalom | t/nap | 0,4 | 4 | 0,28 |
Átlagos gázkihozatal | m³/t szervesanyag | 200 | 445 | 450 |
Várható napi bruttó biogázhozam | Nm³/nap | 80 | 1.780 | 126 |
A biogázreaktor önfenntartó gázigénye | Nm³/nap | 24 | 534 | 38 |
Hasznosítható biogázhozam | Nm³/nap | 56 | 1.246 | 88 |
A hasznosítható biogáz fûtőértéke | MJ/nap | 1.176 | 26.166 | 1.848 |
Olajegyenérték | kg olaj/nap | 28 | 623 | 44 |
Villamosenergia egyenérték | kWh/nap | 327 | 7.274 | 514 |
Megjegyzések: – Mezofil (33-35 °C) hőmérsékleten üzemelő, folyamatos rendszerû biogázelőállító berendezés, 28-30 napos erjesztési idővel (HRT) – A reaktor átlagos önfenntartó gázigénye a termelt összes biogáz 30%-a – A biogáz fûtőértéke 60% CH4 tartalom mellett: 21 MJ/Nm³ ~ 0,5 kg fûtőolaj – 1 MJ = 0,278 kWh | ||||
Megjegyzések:
- Mezofil (33-35 oC) hőmérsékleten üzemelő, folyamatos rendszerû biogáz- előállító berendezés, 28-30 napos erjesztési idővel (HRT)
- A reaktor átlagos önfenntartó gázigénye a termelt összes biogáz 30 %-a
- A biogáz fûtőértéke 60 % CH4 tartalom mellett: 21 MJ/Nm3 » 5.100 kcal/Nm3
- 1 Nm3 biogáz » 0,5 kg fûtőolaj
- 1 MJ = 0,278 kWh
Hogyan tovább?
Az állattartó telep saját érdeke, hogy az egységnyi előállított végtermékének önköltségét elfogadható szinten tudja tartani. Ennek egyik módja, hogy energiaigényét a saját telepén megtermelődő melléktermékből, a hígtrágyából állítsa elő és minél függetlenebbé váljon az energiaellátó rendszereket kezükben tartó multinacionális cégek diktálta energia áraktól.
A hígtrágyát termelő, elsősorban, sertéstelepeknek ez a lehetőségük adott is. A biogázelőállító berendezést létesíteni kívánó állattartó telep, lévén szó százmilliós nagyságú beruházásról, önerőből ezt megvalósítani nem tudja.
A jelenlegi helyzetben a telep üzemeltetőjének meg kell ragadni minden lehetőséget, hogy a különféle támogatást nyújtó pályázatok közül a számára legkedvezőbbet válassza ki. Ehhez a kutatóintézetek mûszaki-gazdasági szakembereinek minden támogatást meg kell adni.
Ugyanakkor kormányzati szinten is szükséges olyan kedvező támogatási rendszerek kimunkálása, amelyek hathatósan ösztönözhetik a telepeket energiaracionalizálási törekvéseik megvalósítására.
Dr. Fenyvesi László
Mátyás László
FVM Mûszaki Intézet, Gödöllő
Címlapkép: Getty Images
