Biogazownia a biometanownia – czym się od siebie różnią?

W Polsce występuje bardzo duży potencjał biogazu i biometanu. Tego typu instalacje z powodzeniem mogłyby zastąpić w sieciach część gazu ziemnego. Warto wiedzieć czym one się od siebie różnią i jakie korzyści dają. 

Biogazownie – czym są?

Biogazownie to zespoły urządzeń, które produkują energię cieplną, elektryczną oraz nawozy ekologiczne. Sam biogaz powstaje w trakcie procesu beztlenowej fermentacji różnych substancji lub odpadów metanem. 

Poszczególne substancje organiczne rozkładają się dzięki obecności bakterii metanowych, co jest wielofazowym procesem.

  1. Pierwszy etap to hydroliza, w trakcie której dochodzi do rozkładu organicznych polimerów na związki o stosunkowo prostej budowie.
  2. Drugi etap procesu to acidogeneza, która polega na wytwarzaniu kwasów karboksylowych z produktów hydrolizy.
  3. Kiedy to dojdzie do skutku rozpoczyna się acetogeneza, czy faza w trakcie której powstaje octan.
  4. Czwarty etap to metanogeneza, czyli innymi słowy wytwarzanie metanu przez specjalne metanogeny z octanu lub poprzez redukcje dwutlenku węgla przy pomocy wodoru. 
Czytaj dalej…
Wpis w kategorii biogaz. Oznaczony hasłami .

Mała komercyjna przydomowa biogazownia (wcale niedroga)

Biogaz leży w obszarze moich zainteresowań, bo jest jednym z odnawialnych źródeł energii, jakie pomogłyby Polsce w minimalizacji emisji gazów cieplarnianych i energetycznej transformacji. Sieć lokalnych biogazowni mogłaby produkować energię elektryczną do sieci a jednocześnie ciepło dla małych zakładów przemysłowych, choćby z sektora spożywczego (np. mleczarni). Biogaz można też używać do napędzania pojazdów (np. śmieciarek lub autobusów), ale także wprowadzać do sieci gazowej jako sztuczny gaz ziemny.

Tymczasem do jego wytworzenia wcale nie potrzeba jakiejś wyrafinowanej aparatury, co pokazałem już ponad 10 lat temu w artykule o dwóch świetnych książkach o biogazie.

Dla osób, które jednak nie mają ochoty budować takich instalacji samodzielnie, dostępne jest komercyjnie rozwiązanie małej domowej biogazowni. I to wcale niedrogie!

Czytaj dalej…

Biogaz

Najczęściej pod pojęciem biogazu rozumiemy palny gaz, który powstaje w procesie beztlenowego (anaerobowego) rozkładu biomasy, czyli biodegradowalnych substancji. W naturze wytwarza się samoczynnie między innymi na bagnach. Z perspektywy człowieka biogaz jest ekologicznym paliwem, które może przynajmniej częściowo zastąpić gaz ziemny albo służyć do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej.

Instalacje służące do produkcji biogazu noszą nazwę biogazowni.

Proces wytwarzania tego paliwa pozwala zagospodarować szereg uciążliwych odpadów (ścieki, gnojowica, biodegradowalne odpady komunalne, odpady z przemysłu rolno-spożywczego). Ich składowanie na wysypiskach powoduje bowiem powstawanie tzw. gazu wysypiskowego (składowiskowego), którego odzyskanie jest dużo trudniejsze (choć też technicznie możliwe — w Polsce już funkcjonują tego typu instalacje).

Czytaj dalej…

Odnawialne źródła energii dla rolników (2)

W poprzednim materiale w tym cyklu opisałem pierwszą część odnawialnych źródeł energii, które mogą łatwo znaleźć zastosowanie w rolnictwie. Dziś pora na drugą część.

Ogólne informacje na temat odnawialnych źródeł energii znajdziesz tutaj, w osobnym artykule.

Biopaliwa dla rolnictwa

Zdecydowanie najwięcej uwagi w ostatnich latach poświęcano ciekłym biopaliwom, które można wykorzystać do zasilania silników. Spośród nich wymienić można dwa najpopularniejsze (tak zwane biopaliwa pierwszej generacji):

  • biodiesel, czyli estry metylowe kwasów tłuszczowych, powstające poprzez wymieszanie oleju roślinnego z metanolem w obecności katalizatora,
  • bioetanol, czyli produkowany z surowców roślinnych etanol, alkohol etylowy.

Obydwa te paliwa są powszechnie stosowane jako domieszki do paliw, w ilości nieprzekraczającej kilku procent. Mówią o tym odpowiednie oznaczenia dystrybutorów paliw z domieszkami. Biodiesel zastępuje olej napędowy, zaś bioetanol nadaje się do silników z zapłonem iskrowym, czyli benzynowych. Ani jedno, ani drugie paliwo nie daje się wytworzyć bez odpowiedniej aparatury i niemałego wsadu energetycznego.

Biodiesel

Rzepak to podstawowa uprawa do produkcji oleju w polskiej strefie klimatycznej.

Produkcja biodiesla została tu już u nas omówiona dość dokładnie, więc nie będę tego powtarzał. Dość napisać, że wytwarza się go z następujących surowców:

  • oleju roślinnego (najczęściej, choć i z tłuszczów zwierzęcych technicznie da się go wyprodukować),
  • metanolu,
  • wodorotlenku sodu lub potasu.

W gospodarstwie rolnym wyprodukować można w zasadzie tylko olej roślinny, a i to nie bez odpowiedniej aparatury (tłoczni oleju). Sama produkcja biodiesla też odbywa się na odpowiedniej linii technologicznej.

Czyli produkcję biodiesla na własne potrzeby małego gospodarstwa rolnego można raczej włożyć między bajki. Choć mogę sobie wyobrazić, że przetwarzanie oleju na biodiesel odbywa się w spółdzielni rolniczej, na linii produkcyjnej współfinansowanej przez wielu rolników, z dostarczonego przez nich rzepaku.

Bioetanol, czyli alkohol etylowy z odnawialnych surowców

Alkohol etylowy tradycyjnie produkowano z surowców roślinnych, bogatych w węglowodany, m.in. winogron (wino), ryżu (sake), zbóż (piwo). Dziś oczywiście możliwa jest jego synteza chemiczna (przez uwodornienie etylenu), ale tak otrzymany alkohol nie będzie już biopaliwem.

Produkcja etanolu z surowców rolniczych składać się będzie z dwóch osobnych procesów:

  • fermentacji alkoholowej — przerobienia surowca przez drożdże na mieszankę wody i alkoholu, zawierającej zazwyczaj nie więcej, jak kilkanaście procent alkoholu,
  • destylacji otrzymanej mieszanki, do odpowiedniego stężenia.

Do celów paliwowych używa się najczęściej etanolu w stężeniu powyżej 96%, trudnego do osiągnięcia w prostych urządzeniach do destylacji. Co ciekawe, choć w Polsce jest zakaz destylacji alkoholu na własne potrzeby, można bez problemu kupić zestawy do destylacji za nieduże pieniądze.

Warto jednak zaznaczyć, że proces destylacji alkoholu wymaga bardzo dużo energii. Łącznie, sprawność energetyczna produkcji etanolu jest rzędu 150% (tu znajdziesz obliczenia EROEI etanolu, dokonane dla jednej, konkretnej instalacji produkcji tego paliwa) co oznacza, że zysk energetyczny jest nieznaczny. A i to tylko wtedy, jeśli nie weźmiemy pod uwagę także nakładu energetycznego na wyprodukowanie surowca do fermentacji.

Realnie rzecz ujmując produkcja i wykorzystanie etanolu w rolnictwie nie ma większego sensu, także ze względu na wspomniany wyżej bilans energetyczny. Chyba, że produkowalibyśmy go z surowców odpadowych (np. owoców, nienadających się do sprzedaży) a do destylacji wykorzystywali darmową energię słoneczną.

Sądziłem, że na drugiej części uda mi się zakończyć, ale jest jeszcze kilka aspektów do omówienia, więc za jakiś czas pojawi się tutaj trzecia część artykułu o odnawialnych źródłach energii dla rolników. 🙂

Alkohol etylowy (etanol)

Alkohol etylowy lub etanol to związek organiczny, z grupy alkoholi o wzorze C2H5OH. W temperaturze pokojowej ma postać bezbarwnej cieczy o charakterystycznej woni i piekącym smaku. Jest palny, ale pali się słabo widocznym, niebieskawym płomieniem.

Poniższa lista przedstawia niektóre istotne parametry etanolu:

  • temperatura topnienia: -114,2°C,
  • temperatura wrzenia: 78,3°C,
  • gęstość: 0,7893 g/cm3 (dotyczy etanolu absolutnego),
  • wartość opałowa: 21,2 MJ/l, 26,8 MJ/kg,
  • liczba oktanowa: 108,6 .

W praktyce etanol absolutny, tj. etanol w stężeniu 100% spotykany i wykorzystywany jest rzadko. Najpopularniejszą formą stosowania alkoholu etylowego jest spirytus, który stanowi mieszanina etanolu (95,6%) z wodą.

Czytaj dalej…