Panel logowania

Nie masz konta? Rejestracja  | Zapomnialeś hasła? Przypomnij

Pobierz publikację

Proces fermentacji metanowej

Proces fermentacji metanowej

Wielkocząsteczkowe substancje organiczne tworzące biomasę (węglowodany, białka, tłuszcze) są rozkładane w warunkach beztlenowych przez odpowiednie gatunki i szczepy bakterii do alkoholi lub niższych kwasów organicznych, a następnie na związki proste – głównie metan i dwutlenek węgla. Ten złożony proces biochemiczny określany jest mianem fermentacji metanowej lub beztlenowej.

Przemiany substancji organicznych w komorach fermentacyjnych prowadzą liczne bakterie, wprowadzane tam razem z biomasą, będącą substratem procesu, np. bakterie bytujące w układach pokarmowych zwierząt gospodarskich, biorące udział w zakiszaniu biomasy roślinnej, znajdujące się w odchodach zwierząt itp.

Fermentacja jest złożonym procesem biochemicznym. Wyróżnia się cztery podstawowe etapy procesu fermentacji, prowadzone przez odpowiednie rodzaje bakterii:

  • hydrolizę,
  • kwasogenezę (fazę kwaśną),
  • acetogenezę (octanogenezę),
  • metanogenezę.

Każda kolejna faza polega na rozkładzie związków, z których zbudowane są wykorzystane w procesie substraty, do postaci coraz prostszej, a w końcowym etapie do metanu, dwutlenku węgla i pozostałych związków, czyli biogazu. W komorze fermentacyjnej etapy te zachodzą równocześnie, jednak kiedy weźmie się pod uwagę pojedynczą cząstkę biomasy, można prześledzić opisane poniżej przemiany, jako następujące kolejno po sobie procesy rozkładu.

Przebieg procesu fermentacji metanowej jest dokładnie przebadany. Opracowano szereg rozwiązań technologicznych, które pozwalają na jego przyspieszenie, zwiększenie wydajności i optymalizację w zależności od celu (utylizacja odpadów, produkcja energii), rodzaju substratów, czy ich szczególnych cech. W Europie funkcjonuje wiele firm, które specjalizują się w budowie biogazowni o specyficznych koncepcjach technologicznych. Rozwiązania te stanowią podstawę do wprowadzenia różnych podziałów technologii produkcji biogazu, w zależności od przyjętego kryterium.

 

Rys. 1. Przebieg procesów zachodzących podczas fermentacji metanowej

 Rys. 1. Przebieg procesów zachodzących podczas fermentacji metanowej Źródło: opracowanie własne na podstawie: Gerardi M. H., 2003. The Microbiology of Anaerobic Digesters. John Wiley and Sons, New Jersey, USA.

Źródło: opracowanie własne na podstawie: Gerardi M. H., 2003. The Microbiology of Anaerobic Digesters. John Wiley and Sons, New Jersey, USA.

 

Tabela 1. Podział metod produkcji biogazu

Źródło: Podkówka W., Podkówka Z., Kowalczyk-Juśko A., Pasyniuk P., 2012. Biogaz rolniczy – odnawialne źródło energii. Teoria, praktyczne zastosowanie. PWRiL, Warszawa.

Proces psychrofilny, przebiegający w temperaturze kilku do kilkunastu stopni Celsjusza, zachodzi w naturalnych warunkach środowiska (np. na bagnach). Jest on powolny i mało wydajny. Proces mezofilny, prowadzony przez bakterie, których optimum temperaturowe przypada w zakresie 30-37oC, stosowany jest w większości polskich biogazowni. Proces termofilny (52-55oC) jest wprawdzie bardziej wydajny od mezofilnego, jednak trudniej jest utrzymać reżim temperaturowy, szczególnie zimą. 

 

Rys. 2. Wpływ temperatury na wydajność procesu fermentacji

Rys. 1. Wpływ temperatury na wydajność procesu fermentacji Źródło: Grzybek A., 2005: Ocena Strategii rozwoju energetyki odnawialnej oraz kierunki rozwoju energetycznego wykorzystania biogazu wraz z propozycją działań. Ekspertyza. NFOŚ, Warszawa.


Źródło: Grzybek A., 2005: Ocena Strategii rozwoju energetyki odnawialnej oraz kierunki rozwoju energetycznego wykorzystania biogazu wraz z propozycją działań. Ekspertyza. NFOŚ, Warszawa. 

Strona 1 z 3
Dodaj do schowka