Produksi biogas di rumah. Peran bakteri anaerob dalam produksi biogas dari limbah

Secara total, sekitar 60 jenis teknologi biogas saat ini digunakan atau sedang dikembangkan di dunia. Metode yang paling umum adalah pencernaan anaerobik dalam digester, tanpa akses ke udara, atau dalam kolom anaerobik. Sebagian energi yang diperoleh dari pemanfaatan biogas diarahkan untuk mendukung proses tersebut. Di negara dengan iklim panas, digester tidak perlu dipanaskan. Bakteri mengubah biomassa menjadi metana pada suhu 25 hingga 200 ° C. Proses ini didasarkan pada dekomposisi (pembusukan) di bawah pengaruh bakteri dari dua keluarga besar: asidogen dan metanogen, MSW (sampah organik, lumpur tebal) yang telah disortir sebelumnya dalam wadah logam tanpa akses udara saat suhu rata-rata sekitar + 55 ° C. Gas yang dihasilkan disuplai di bawah tekanan ke sistem pemurnian, dan kemudian dilepaskan menjadi dua komponen SKZ (metana) dan CO2 (karbon dioksida). Biogas terdiri dari 55-75% CH4 metana, 25-45% CO2, termasuk pengotor kecil H2, H2S dan bahan organik... Periode pembentukan biogas berkualitas tinggi adalah 7-15 hari.

Produksi biogas mencegah emisi metana ke atmosfer. Metana memiliki efek (efek rumah kaca) 21 kali lebih kuat dari CO2 dan telah berada di atmosfer selama 12 tahun. Menangkap dan menggunakan metana adalah cara jangka pendek terbaik untuk mencegah pemanasan global.

Rusia setiap tahun mengumpulkan hingga 300 juta ton setara kering sampah organik: 250 juta ton dalam produksi pertanian, 50 juta ton sebagai limbah rumah tangga... Limbah ini merupakan bahan baku pembuatan biogas. Potensi volume biogas yang dihasilkan setiap tahun dapat mencapai 90 miliar meter kubik.

Biogas dikumpulkan untuk mencegah polusi udara dan digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik, panas atau uap, atau sebagai bahan bakar mobil. Pabrik biogas kecil (keluarga tunggal) sedang dibangun di India, Vietnam, Nepal, dan negara-negara lain. Gas yang dihasilkan di dalamnya digunakan untuk memasak. Pada akhir tahun 1990, Cina memproduksi sekitar 7 miliar meter kubik biogas per tahun. Pada tahun 2006, volume ini meningkat menjadi 15 miliar meter kubik.

Di antara negara-negara industri maju, tempat terdepan dalam produksi dan penggunaan biogas adalah milik Denmark - biogas menempati hingga 18% dari total keseimbangan energinya. V Eropa Barat setidaknya setengah dari semua peternakan unggas dipanaskan dengan biogas.

Volvo dan Scania membuat bus dengan mesin biogas. Bus semacam itu secara aktif digunakan di kota-kota Swiss: Bern, Basel, Jenewa, Lucerne, dan Lausanne. Menurut perkiraan Asosiasi Industri Gas Swiss, pada 2010, 10% kendaraan di Swiss akan menggunakan biogas.

Dengan mempertimbangkan kondisi kami, metana yang dihasilkan dari biogas, atau biogas dalam bentuk utamanya, dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk rumah boiler kecil, kendaraan, dan pembangkit listrik. Direncanakan untuk membangun modul - rumah kaca untuk menanam tanaman di sebelah pabrik pengolahan MSW Pertanian, sayuran dan rempah-rempah.

Metana yang diekstraksi dari biogas adalah bahan baku untuk produksi banyak produk berharga industri kimia- metanol, formaldehida, asetilen, karbon disulfida, kloroform, asam hidrosianat, jelaga.

Dari 1 ton padat dan cair limbah rumah tangga teknologi anaerobik destruksi (HSAD) menghasilkan 521 m3 biogas. Metana murni memiliki nilai kalor sekitar 35,9 MJ/m3 pada 0 °C dan 101,3 kPa. 1 juta British thermal unit Btu (MJ) sama dengan 293 kWh.

Mari kita pertimbangkan contoh perhitungan hasil gas sesuai dengan teknologi pencernaan anaerobik HSAD Amerika. Ada 100 ton sampah kota:

• 45% limbah fermentasi (lumpur feses, limbah rumah tangga, kardus)
• 55% sampah untuk dipilah (kaca, logam, plastik, kayu, mineral)
• 45 ton limbah = 18800 m3 biogas (tingkat terbarukan 80%)
• 11.300 m3 metana (60%) atau 398 juta Btu;
• 5400 m 3 C0 2 (30%).

Pada efisiensi 35%, 60% metana menghasilkan 139 juta Btu atau 40.727 kW per hari.

Dari 137 ton sampah yang dihasilkan:

• 2.525.600 ton kompos per tahun
• 22,9 juta liter metana atau 17 ton per hari (65% dari total massa gas yang dihasilkan, 30% - 0 2)
• 810 juta Btu per hari.

Hasil biogas per 1 ton bahan kering mutlak tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Produksi biogas dari limbah peternakan adalah yang paling dibenarkan secara ekonomi. Dari satu ton pupuk kandang besar ternak 200-350 m 3 biogas diperoleh dengan kandungan metana 60%, 300-630 m 3 biogas dari berbagai jenis tanaman dengan kandungan metana hingga 70%.

Perhitungan biogas bahkan menggunakan konsep “unit hewan” untuk dapat membandingkan jumlah biogas yang dihasilkan dari kotoran hewan yang berbeda. Satu unit ternak menghasilkan sekitar 0,5 m 3 biogas per hari. Satu unit hewan sesuai dengan 1 sapi dewasa / 5 anak sapi / 6 babi / 250 ayam.

Bahan baku untuk diolah menjadi biogas: limbah industri daging, limbah cair perkotaan, limbah pertanian, limbah kayu, kardus, sampah makanan, sampah organik - rumput, jerami, daun, jarum pinus, pupuk kandang, sisa tinja, sampah rumah tangga, kardus. Produk akhir pengolahan: biogas, kompos berkualitas tinggi.

Saat ini, jumlah total metana di atmosfer diperkirakan 4600-5000 Tg (Tg = 1012 g, atau 1 Tg metana sama dengan 1012 gram karbon dioksida). Karena metana jelas memiliki efek rumah kaca yang lebih kuat daripada karbon dioksida, apakah emisinya telah dibandingkan dengan menghitung ulang efek metana dan efek CO? menggunakan apa yang disebut setara CO? (satu ton emisi metana setara dengan 23 ton emisi CO? pada skala waktu 100 tahun). V belahan bumi bagian selatan konsentrasi metana sedikit lebih rendah daripada di belahan bumi utara. Perbedaan ini biasanya dikaitkan dengan kekuatan sumber metana yang lebih rendah di belahan bumi selatan: diyakini bahwa sumber utama metana terletak di benua, dan lautan tidak memberikan kontribusi yang signifikan terhadap fluks metana global. Rentang hidup metana di atmosfer adalah 8-12 tahun.

Metana memasuki atmosfer dari sumber alami dan antropogenik. Kekuatan sumber antropogenik sekarang secara signifikan melebihi kekuatan sumber alami. KE sumber alami metana termasuk rawa, tundra, badan air, serangga (terutama rayap), hidrat metana, proses geokimia (letusan gunung berapi); antropogenik - sawah, tambang, hewan, kehilangan produksi gas dan minyak, pembakaran biomassa, tempat pembuangan sampah.

Intensitas emisi metana dari rawa sangat bervariasi. Emisi metana dari barat Rawa Siberia itu sudah cukup perwakilan khas rawa utara, ditentukan menggunakan metode kromatografi gas, adalah sekitar 9 mg metana dalam h / m 2. Rata-rata emisi metana dari rawa Siberia dapat mencapai 20 Tg/tahun, yang cukup banyak dibandingkan dengan total fluks metana dari rawa (50-70 Tg).

Jumlah sapi di dunia sekitar 1,5 miliar ekor. Satu sapi menghasilkan sekitar 250 liter metana murni per hari. Jumlah metana ini cukup untuk merebus 20 liter air. V negara maju sekitar 1,8 kg sampah per hari per orang dibuang di tempat pembuangan sampah, di Rusia masing-masing 0,6 kg. Sekitar 10% dari massa ini dapat diubah menjadi metana. Akibatnya, Rusia menghasilkan 60 g metana per hari per orang.

Di atas adalah contoh teknologi pencernaan anaerobik Amerika, yang memberikan hasil yang bagus pada keluaran biogas. Pengalaman domestik menunjukkan bahwa rata-rata, selama penguraian satu ton sampah, dapat terbentuk 100-200 m 3 biogas. Tergantung pada kandungan metana, nilai kalor bersih biogas TPA adalah 18-24 MJ / m 3 (sekitar setengah nilai kalori gas alam).

Emisi metana tahunan dari tempat pembuangan sampah dunia sebanding dengan kapasitas sumber metana yang terkenal seperti rawa, tambang batu bara, dll. Saat ini, masalah menstabilkan konsentrasi gas ini di atmosfer, salah satu sumber planet utama dari efek rumah kaca, adalah akut. Oleh karena itu, pemanfaatan biogas dari limbah rumah tangga diperoleh sangat penting untuk mengurangi emisi metana antropogenik. Selain itu, metana adalah penyebab pembakaran spontan dari endapan tempat pembuangan sampah, karena ketika berinteraksi dengan udara, campuran yang mudah terbakar dan meledak akan terbentuk, yang menyebabkan polusi atmosfer yang parah dengan zat beracun.

Karena proses penguraian sampah berlangsung selama beberapa dekade, TPA dapat dianggap sebagai sumber biogas yang stabil. Emisi biogas dari TPA, tergantung pada volume massa TPA, dapat berkisar dari beberapa puluh l / dtk (tempat pembuangan sampah kecil) hingga beberapa m 3 / dtk (tempat pembuangan sampah besar). Skala dan stabilitas formasi, lokasinya di daerah perkotaan dan biaya ekstraksi yang rendah menjadikan biogas yang diperoleh di TPA sampah menjadi salah satu sumber energi yang menjanjikan untuk kebutuhan lokal. Seperti yang ditunjukkan di atas, pemanfaatan biogas di tempat pembuangan sampah padat memerlukan pengaturan teknis dari TPA (pembuatan layar isolasi, sumur gas, sistem pengumpulan gas, dll.). Pada saat yang sama, tugas utama perlindungan lingkungan di wilayah perkotaan sedang diselesaikan - memastikan kebersihan udara atmosfer dan pencegahan pencemaran air tanah.

Biogas dihasilkan di tempat pembuangan sampah sejak awal 1980-an. ditambang secara intensif di banyak negara. Saat ini, jumlah total biogas yang digunakan adalah sekitar 1,2 miliar m3 / tahun, yang setara dengan 429 ribu ton metana, atau 1% dari emisi globalnya.

Di Jerman, 409 tempat pembuangan sampah kota besar memiliki titik pengumpulan biogas yang dihasilkan dari dekomposisi komponen organik sampah. Rata-rata, tempat pembuangan sampah di Jerman menghasilkan sekitar 100 m3 biogas dari 1 ton sampah. Dengan total volume biogas yang dikeluarkan dari tempat pembuangan sampah sebesar 4 miliar meter kubik / tahun (yang setara dengan 2 miliar meter kubik gas alam), konsumsi manfaatnya adalah sekitar 400 juta meter kubik / tahun. Setelah pemurnian, biogas digunakan untuk memperoleh energi listrik dan panas, yang dikonsumsi untuk keperluan industri dan sistem pemanas. Jumlah biogas yang dihasilkan di tempat pembuangan sampah berkisar antara 10 hingga 1200 m 3 / jam. Kapasitas instalasi untuk produksi listrik dari biogas berkisar dari puluhan kW hingga beberapa ribu kW, yang memungkinkan untuk menyediakan energi dari beberapa rumah ke desa kecil. Biogas sering digunakan sebagai bahan bakar di pembangkit listrik dengan mesin pembakaran internal (ICE). Biaya utama energi yang diterima di instalasi dengan mesin pembakaran internal sekitar 2-2,5 kali lebih rendah dari tarif listrik untuk penduduk.

Di AS, volume produksi biogas saat ini 500 juta m 3 / tahun. Sebagian besar biogas digunakan untuk pembangkit listrik yang beroperasi di bahan bakar gas... Total kapasitas listrik pembangkit biogas adalah sekitar 200 MW. Selain itu, semakin banyak biogas yang dipasok ke jaringan pasokan gas publik.

Inggris memproduksi sekitar 200 juta m 3 / tahun biogas. Kapasitas total UK Bio-ES adalah sekitar 80 MW.

Perancis memproduksi sekitar 40 juta m 3 / tahun biogas. Di salah satu tempat pembuangan sampah dekat Paris, pembangkit listrik bio-termal dibangun menggunakan biogas, yang emisinya 1500 m 3 / hari.

Di Ukraina, kota menghasilkan sekitar 10 juta ton sampah rumah tangga setiap tahunnya. Lebih dari 90% limbah padat dibuang di 655 tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan akhir, 140 di antaranya cocok untuk ekstraksi dan penggunaan gas tempat pembuangan sampah. Potensi gas TPA sekitar 400 juta m3/tahun.

Pemanfaatan biogas juga sangat menjanjikan bagi Rusia, karena sekitar 97% dari 30 juta ton sampah yang dihasilkan setiap tahun dibuang di tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan sampah terorganisir. Lebih dari 1.300 tempat pembuangan sampah padat beroperasi di Rusia. Emisi tahunan metana dari tempat pembuangan sampah di Rusia diperkirakan mencapai 1,1 miliar meter kubik (788 ribu ton), yang hampir dua kali lipat konsumsi dunia saat ini.

Saat ini, biogas TPA praktis tidak digunakan di Rusia. Dalam rangka proyek Rusia-Belanda pada periode 1995-1997. di tempat pembuangan sampah Dashkovka dan Kargashino, yang terletak di Wilayah Moskow, dua pabrik percontohan untuk ekstraksi dan pemanfaatan biogas dibangun. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa hingga 600-800 m 3 / jam biogas dihasilkan di TPA rata-rata Wilayah Moskow, yang memungkinkan untuk menghasilkan listrik dalam jumlah 3500-4400 MWh / tahun. Studi kelayakan berdasarkan data eksperimen telah mengkonfirmasi efisiensi produksi metana TPA di Rusia, di mana ratusan proyek yang layak secara ekonomi dapat dilaksanakan.

Di St. Petersburg, sekitar 5 juta meter kubik limbah padat dihasilkan setiap tahun, dimana sekitar 80% dibuang di tiga tempat pembuangan sampah yang beroperasi. TPA yang paling disukai untuk pemanfaatan biogas adalah TPA PTO-1 Volkhonsky, salah satu yang terbesar di Rusia. Di TPA ini sebagian besar sampah rumah tangga tertimbun, kapasitasnya praktis habis, direncanakan akan dilakukan pekerjaan reklamasi yang dapat dipadukan dengan pembuatan sistem biogas. Perhitungan telah menunjukkan bahwa emisi metana yang diharapkan akan cukup untuk pengoperasian pembangkit listrik termal dengan kapasitas 2000 kW selama 20-25 tahun. Selain itu, di wilayah wilayah Leningrad ada 55 tempat pembuangan sampah terorganisir di mana sekitar 1 juta m 3 limbah padat dibuang setiap tahun. Meskipun volume pembuangan limbah relatif kecil, produksi biogas di sejumlah tempat pembuangan sampah dapat menghemat biaya karena tingginya biaya bahan bakar.

Beras. 72.

Dekomposisi anaerobik bahan organik menjadi tempat pembuangan sampah terjadi di bawah pengaruh bakteri metanogenik dan menyebabkan pelepasan metana, terhitung 5-20% dari total emisi global gas ini ke atmosfer.

Seperti yang telah disebutkan, pembentukan gas di tempat pembuangan akhir (timbunan) limbah rumah tangga dikaitkan dengan terjadinya reaksi mikrobiologis anaerobik dengan komponen organik limbah rumah tangga. Gas-gas ini terutama mengandung metana, karbon dioksida dan nitrogen. Selain itu, gas berbau busuk terbentuk - hidrogen sulfida (H 2 S), merkaptan (R-SH), aldehida (R-CHO) dalam berbagai konsentrasi. Komposisi gas tergantung pada waktu penyimpanan dan fase fermentasi. Fase aerob berlangsung selama beberapa minggu, dan fermentasi asam anaerob (pembusukan) dapat berlangsung selama beberapa tahun. dalam gambar. 72 menunjukkan fase individu fermentasi. Emisi gas spesifik di tempat pembuangan akhir di Jerman diperkirakan 60-180 m 3 / t sampah.

Beras. 73. Salah satu skema oksidasi sampah organik

10.1. Informasi umum tentang produksi biogas

Dalam dekade terakhir, banyak perhatian telah diberikan pada pengembangan penggunaan sumber energi non-tradisional dan terbarukan di negara kita karena kekurangan bahan bakar dan sumber daya energinya sendiri. Salah satu sumber energi yang tidak konvensional dan terbarukan dapat berupa energi yang diperoleh dari biomassa. Ini adalah biogas yang diperoleh di peternakan republik dan pembangkitan energi darinya yang akan menghemat gas alam dan cair.

Semua sumber biomassa dapat dibagi menjadi tiga kelompok utama:

ke grup pertama termasuk tanaman terestrial yang khusus ditanam untuk tujuan energi. Yang paling penting adalah pertanian energi kehutanan untuk budidaya berbagai spesies pohon: spesies willow yang tumbuh cepat (dikembangkan oleh para ilmuwan Belarusia), kayu hitam, kayu putih, palem, poplar hibrida, dll. Salah satu tanaman energi yang menjanjikan adalah pir tanah (Jerusalem artichoke), sorgum manis, dan tebu.

Untuk kelompok kedua Sumber biomassa meliputi berbagai residu dan limbah organik:

a) limbah biologis hewan (kotoran ternak, kotoran unggas, dll);

b) residu dari pemanenan tanaman pertanian dan produk sampingan dari pengolahannya, seperti jerami gandum hitam dan gandum, tongkol jagung, batang kapas, kulit kacang, limbah kentang, sekam dan jerami padi, sekam biji, api rami, dll.;

c) limbah dari penebangan, penggergajian dan pengerjaan kayu: kulit kayu, serbuk gergaji, serpihan kayu, serutan;

d) air limbah industri (khususnya tekstil, susu, serta perusahaan pengolahan makanan lainnya);

e) sampah kota (padat dan air limbah).

Grup ketiga Merupakan tumbuhan air, termasuk alga, termasuk rumput laut raksasa (brown alga), eceng gondok. Laut dipandang sebagai pemasok utama laut besar ganggang coklat dan alga yang hidup di dasar (tanaman bentik), serta alga yang mengapung di air yang tergenang. Selain itu, kemungkinan penggunaan biomassa muara rawa garam dan air tawar sedang dianalisis.

Potensi energi tanaman air cukup tinggi. Misalnya rumput laut segar 29,2 toe/ha/tahun; eceng gondok -53,6 toe/ha/tahun, dan tebu 40,0 toe/ha/tahun/21/,/26/.

Tergantung pada kadar air dan tingkat biodegradabilitas, biomassa diproses dengan metode termokimia (pembakaran langsung, gasifikasi, pirolisis, pencairan) atau secara biologis (pemrosesan anaerobik, fermentasi tahap). Dengan bantuan mereka, berbagai produk energi final dapat diperoleh dari biomassa, termasuk panas, uap, gas berenergi rendah dan tinggi, dan berbagai bahan bakar cair... Salah satu metode pengolahan biomassa yang paling banyak digunakan adalah pembakaran langsung untuk menghasilkan panas atau listrik. Proses yang paling menjanjikan untuk mengkonversi biomassa adalah gasifikasi termokimia, fermentasi dan pengolahan anaerobik, yang menghasilkan gas sintesis (metana). Bagi Belarusia, pengembangan bioenergi berbasis sumber energi terbarukan seperti kayu bisa menjadi menjanjikan. Ini termasuk budidaya varietas kayu yang tumbuh cepat. Di Belarus, penelitian sedang berlangsung tentang penanaman perkebunan energi willow Kanada dan pendaki gunung Sakhalin Weirich. Pohon-pohon ini mampu memperbaharui dalam waktu 25 tahun, dan penebangan dan pengumpulan bahan bakar dilakukan setelah 3 tahun, dan satu hektar perkebunan dapat menghasilkan rata-rata 20 m3 kayu. Kemungkinan tumbuh dan kelayakan menanam bambu Sakhalin dan Sylvia berdaun lebar dalam kondisi iklim kita juga sedang dipelajari. Teknologi pembakaran pelet kayu sedang dikembangkan dan digunakan secara luas.

10.2. Produksi biogas dengan pencernaan anaerobik

Salah satu cara untuk mendapatkan biogas adalah anaerobik(tanpa akses ke oksigen), fermentasi atau fermentasi(pemanasan berlebih) zat organik massa biologis dari berbagai asal pada suhu 30 370 ° C, serta dengan pengadukan konstan bahan baku yang dimuat, pemuatan bahan baku secara berkala ke dalam tangki fermentasi dan pembongkaran bahan fermentasi / 17, hal.357-364 /. Tempat berlangsungnya proses fermentasi disebut digester atau reaktor... Jika semua kondisi di atas terpenuhi, zat organik terurai di bawah aksi bakteri dalam biomassa dan membentuk campuran gas yang disebut biogas Untuk mendapatkan biogas, limbah dari pengolahan tanaman pertanian dapat digunakan - silase, jerami, makanan dan limbah lainnya dari peternakan, pupuk kandang, kotoran unggas, air limbah dan bahan baku sejenis yang mengandung zat organik. Penting agar lingkungan bahan bakunya netral, tanpa zat yang mengganggu aksi bakteri, seperti sabun, bubuk pencuci, antibiotik / 20 /.

Biogas mengandung 50 80% metana (СН 4), 50 20% karbon dioksida (СО 2), 0 3% hidrogen sulfida (Н 2 S), serta pengotor: hidrogen, amonia, dan nitrogen oksida. Biogas tidak memiliki bau yang tidak sedap. Panas pembakaran 1 m 3 biogas mencapai 21 29 MJ, yang kurang lebih setara dengan membakar 0,6 liter bensin, 0,85 liter alkohol, 1,7 kg kayu bakar atau menggunakan listrik 1,4 1,6 kWh. Efisiensi fermentasi tergantung pada kesesuaian dengan kondisi anaerobik, suhu dan durasi fermentasi. Fermentasi kotoran dimungkinkan pada suhu 30 35 ° C ( mesofdanlinen dirdanMdifermentasidansaya) dan 50 60 ° C ke atas ( termofdanlinen dirdanM).

Lamanya fermentasi pupuk kandang tergantung pada jenis biomassa. Untuk kotoran sapi dan ayam, durasinya 20 hari (hari), kotoran babi - 10 hari. Aktivitas reaksi mikroba sangat ditentukan oleh perbandingan karbon dan nitrogen. Kondisi yang paling menguntungkan untuk rasio C / N== 10:16.

Dengan reaktor 1 m 3, output biogas mencapai 2 3 m 3 biogas, dari kotoran unggas - 6 m 3/21 /. Jumlah biogas berikut dapat diperoleh dari satu hewan per hari: sapi (berat 500 600 kg) -< 1,5 м 3 ; свиньи (массой 80÷100 кг) - 0,2 м 3 ; куры или кролики - 0,015 м 3 .

Data hasil spesifik biogas dari berbagai limbah pertanian disajikan pada tabel 15.1 / 17, hal 357 /.

Energi yang diperoleh dari pembakaran biogas dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan pertanian. Listrik dapat dihasilkan dengan menggunakan generator listrik yang digerakkan oleh mesin gas. Kerugiannya adalah sebagian energi yang dihasilkan harus digunakan untuk pengoperasian instalasi biogas itu sendiri (di beberapa pembangkit, hingga 50% dari energi yang dihasilkan).

Biogas dapat dibakar sebagai bahan bakar pada burner pada instalasi pemanas, boiler air panas, kompor gas dan digunakan pada refrigerasi tipe absorpsi, pada mesin motor-traktor, pada unit radiasi infra merah. Mesin karburator dapat dengan mudah diubah menjadi gas, termasuk biogas. Untuk ini, karburator diganti dengan mixer. Pengoperasian mesin diesel ke gas tidaklah sulit. Saat beralih dari bahan bakar diesel ke gas alam, tenaga mesin berkurang 20%, dari alami ke biogas - 10%. Konsumsi biogas rata-rata 0,65 m 3 / kWh. Tekanan gas di depan mesin harus minimal 0,4 kPa / 17, hal 358 /.

Di peternakan, untuk pemanas air, kebutuhan biogas per hewan per tahun adalah: sapi perah - 21-30 m 3, babi - 1,4-4,9 m 3. Nilai yang lebih tinggi dari angka-angka ini berlaku untuk pertanian kecil, nilai yang lebih rendah untuk pertanian menengah.

Tabel 15.1.

Hasil biogas dari sampah organik

Kebutuhan biogas untuk pemanas tempat pemerahan adalah: dengan jumlah sapi 40 - 164/327 m 3 / tahun; dengan jumlah sapi 60 - 212/410 m 3 / tahun; dengan jumlah sapi 80 - 262/530 m 3 / tahun. Pembilang menunjukkan data pada suhu udara luar hingga -10 ° C, dalam penyebut - pada suhu udara luar t n di bawah -10 ° C.

Untuk memanaskan kandang unggas pada suhu eksternal 10 ° C dan suhu internal 18 ° C, diperlukan sekitar 1,2 m 3 / jam per 1000 ekor.

Sisanya (metana tumbuk) dapat digunakan sebagai pupuk.

B dan instalasi gas dan (BSU), tergantung pada karakteristik skema teknologi, ada tiga jenis: kontinu, periodik dan akumulatif / 17, hal 360 /.

Dalam skema kontinu (mengalir) (Gbr. 15.1), substrat segar dimasukkan ke dalam ruang fermentasi secara terus menerus atau secara berkala (dari 2 hingga 10 kali sehari), menghilangkan jumlah massa fermentasi yang sama. Sistem ini memungkinkan Anda mendapatkan jumlah biogas yang maksimal, namun membutuhkan biaya material yang lebih banyak.

Dalam skema periodik (siklik) (Gbr. 15.2) ada dua ruang pencernaan, yang dimuat secara bergantian. Dalam hal ini, volume efektif ruang digunakan kurang efisien dibandingkan dengan yang kontinu. Selain itu, stok pupuk kandang atau substrat lain yang signifikan diperlukan untuk mengisinya.

Dengan skema akumulatif, tempat penyimpanan pupuk kandang berfungsi baik sebagai tempat fermentasi maupun ruang penyimpanan untuk pupuk hasil fermentasi sampai dibongkar (Gambar 15.3).

"Fermentasi" metana, atau biometanogenesis, - proses pengubahan biomassa menjadi energi oleh orang Eropa ditemukan hanya pada tahun 1776 oleh Volta, yang menetapkan keberadaan metana dalam gas rawa. Biogas yang dihasilkan dari proses ini adalah campuran dari 65% metana, 30% karbon dioksida, 1% hidrogen sulfida dan sejumlah kecil nitrogen, oksigen, hidrogen dan karbon monoksida. (A.Sasson)
Informasi pertama tentang penggunaan praktis Biogas yang dihasilkan oleh orang Eropa dari limbah pertanian berasal dari tahun 1814, ketika Davey mengumpulkan biogas saat meneliti sifat agrokimia kotoran ternak. Untuk mengumpulkan limbah, sejak 1881, wadah tertutup mulai digunakan, yang, setelah sedikit modifikasi, disebut "tangki septik". Kembali pada tahun 1895, lampu jalan di salah satu distrik kota Exeter (Inggris) disuplai dengan gas, yang diperoleh sebagai hasil dari fermentasi limbah. Sejak 1897, pemurnian air di kota ini dilakukan dalam wadah seperti itu, dari mana biogas dikumpulkan dan digunakan untuk pemanasan dan penerangan.
Saat ini, bioreaktor dari berbagai desain diketahui, di mana kekuatan bahan dari mana instalasi dibuat, perangkat untuk mencampur massa dan perpindahan panas, persiapan dan pemanasan substrat yang dimuat, asupan dan akumulasi biogas dan pembuangan sedimen asalkan.
Sejak 1 Desember 2000, Karaganda EcoMuseum telah melaksanakan proyek "BIOGAS" untuk pengenalan teknologi biogas di wilayah Karaganda. Proyek ini adalah pengalaman pertama menggunakan teknologi biogas di Kazakhstan Tengah. Selama pelaksanaan proyek, Museum Ekologi telah mengumpulkan banyak pengalaman dan informasi tentang konstruksi, permulaan dan pengoperasian pabrik biogas, dan pengalaman ini terkait dengan kondisi lokal Kazakhstan Tengah, di mana teknologi seperti itu sebelumnya tidak ada. digunakan.
Karyawan Museum Ekologi Karaganda telah mengembangkan dan menerapkan beberapa teknologi untuk pembangunan pabrik biogas yang disesuaikan untuk petani dan petani di Kazakhstan.

Mengapa kita membutuhkan biogas?
Biogas adalah produk metabolisme bakteri metana, yang terbentuk sebagai hasil dekomposisi bahan organik.
Biogas adalah pembawa energi berkualitas tinggi dan bermutu tinggi dan dapat digunakan dalam banyak cara sebagai bahan bakar di rumah tangga dan dalam usaha menengah dan kecil untuk memasak, menghasilkan listrik, memanaskan perumahan dan tempat industri, perebusan, pengeringan dan pendinginan. Panas pembakaran rata-rata 6,0 kW / jam / m3
Sejauh mana biogas dapat menggantikan bahan bakar konvensional tergantung pada volume dan efisiensi pembangkit. Pengalaman Karaganda menggunakan instalasi biogas menunjukkan bahwa instalasi dengan volume 8 meter kubik. m.dan mengerjakan kotoran babi dapat sepenuhnya menggantikan gas propana yang digunakan untuk memasak dalam sebuah keluarga beranggotakan lima orang. Pembangkit biogas dengan volume 60 meter kubik dapat digunakan untuk memanaskan ruang tamu dengan luas 200 meter persegi dan bangunan industri dengan luas 400 meter persegi.
Selama pengoperasian pabrik biogas, bahan baku limbah juga produk yang bermanfaat mampu meningkatkan kondisi ekonomi dan lingkungan petani atau peternakan... Biosludge adalah pupuk berkualitas tinggi, bahan baku untuk produksi kascing, substrat untuk menumbuhkan jamur. Dan dengan parameter pemasangan yang tepat dan kontrol atas kepatuhan terhadap rezim suhu operasi, BGU adalah aditif pakan untuk hewan yang membutuhkan protein hewani untuk perkembangan normal (babi, ayam, dll.) dan makanan pelengkap untuk ikan di peternakan ikan.
Ringkasnya, penggunaan teknologi biogas dapat membawa manfaat sebagai berikut:

Hemat waktu dan tenaga
- Mengurangi waktu memasak
- Mengurangi waktu yang dihabiskan untuk mencuci piring
- Mengurangi waktu pembersihan di dapur
- Membebaskan waktu yang dihabiskan untuk perawatan tungku (membersihkan tungku dari abu, menghilangkan abu, membawa bahan bakar, memuat tungku, menyalakan, mengamati tungku dan menambahkan bahan bakar)
- Membebaskan waktu yang sebelumnya dihabiskan untuk mengumpulkan, mengangkut, mengeringkan dan menyimpan kotoran atau mencari, mengangkut dan memuat ulang batubara, dan mencari, membeli, memotong, mengeringkan dan menyimpan kayu bakar
- Waktu penyiangan berkurang (bijinya mati di alat penyimpanan)

Menabung
- Menghemat uang yang dihabiskan untuk memanaskan minyak atau listrik
- Memperpanjang umur peralatan masak
- Uang dihemat untuk pembelian pupuk dan herbisida

Kemungkinan mendapatkan uang tambahan
- Anda dapat menjual kelebihan gas ke tetangga atau menukarnya dengan sesuatu
- Anda dapat menjual kompos
- Saat menggunakan kompos, hasil tanaman pertanian Anda meningkat dan Anda dapat membantu uang lebih dari penjualan mereka.

Manfaat lingkungan
- Pengurangan emisi metana (gas rumah kaca) ke atmosfer
- Mengurangi jumlah batu bara, kayu bakar atau bahan bakar yang dibakar untuk menghasilkan listrik, dan sebagai hasilnya, pengurangan karbon dioksida (gas rumah kaca) yang dihasilkan dan produk pembakaran yang berbahaya
- Mengurangi debit di lingkungan perairan tercemar
- Pemurnian air tercemar dari zat organik dan mikroorganisme
- Pelestarian hutan dari deforestasi
- Mengurangi kebutuhan pupuk kimia
- Pemurnian udara di rumah dan desa dari produk pembakaran batubara
- Mengurangi polusi udara dengan senyawa nitrogen, menghilangkan bau udara

Hemat tempat
- Ruang yang sebelumnya ditempati oleh batu bara atau kotoran dibebaskan

Fasilitas
- Udara di rumah dan di dapur dibersihkan
- Jumlah sampah yang tidak terpakai berkurang (sampah berkurang)
- Semua sampah organik digunakan, termasuk sampah toilet
- Ada lebih sedikit gulma di kebun dan di ladang, benihnya mati di gudang
- Bau kotoran di pekarangan berkurang (bioakumulator bersifat anaerobik, yaitu tidak kontak dengan udara)
- Jumlah lalat berkurang

Menjaga kesehatan
- Mengurangi risiko tertular penyakit yang berhubungan dengan udara yang tercemar - penyakit pernapasan dan mata
- Situasi epidemiologis membaik karena kematian akumulator mikroorganisme dan penurunan tempat perkembangbiakan serangga
Untuk memahami manfaat dan keuntungan apa yang dapat membawa pengoperasian pabrik biogas di peternakan Anda atau ekonomi petani, Anda harus memahami:
1.berapa biaya yang dibutuhkan untuk pembangunan pembangkit biogas,
2. bagaimana biaya ini dapat dikurangi?
3. dan berapa lama biaya ini akan terbayar.
Jawaban atas pertanyaan yang diajukan dapat diperoleh dengan menyusun rencana rinci konstruksi instalasi, operasinya dan penjualan produk yang diperoleh.

APA ITU TANAMAN BIOGAS?
Untuk kejelasan, berikut adalah beberapa definisi istilah yang umum digunakan dalam bab ini:

Bioreaktor- reservoir (kapal, wadah) di mana kondisi diciptakan untuk aktivitas vital bakteri penghasil metana. Sebagai sinonim untuk istilah "reaktor" dalam beberapa literatur, istilah "reaktor", "digester", "metantank" "septic tank" digunakan - semuanya memiliki arti yang sama

Sistem pemanas - sistem pemanas uap (air) yang memungkinkan Anda mempertahankan suhu operasi di bioreaktor, terutama di periode musim dingin.

Perangkat pengaduk - perangkat yang terletak di dalam bioreaktor dan memungkinkan pencampuran massa yang diproses untuk mempercepat pemrosesan lengkap.
Bukaan bongkar muat adalah bukaan di dalam bioreaktor tempat bahan baku dimuat dan biomassa hasil olahan diturunkan.
Semua instalasi biogas dibagi menjadi dua jenis menurut siklus operasinya: operasi terus menerus dan operasi terputus-putus.
Pembangkit biogas yang beroperasi secara terus-menerus diisi dengan bahan mentah dan pada saat yang sama biomassa yang telah diproses dikirim. Dengan demikian, pengoperasian instalasi tidak terganggu.
Pembangkit biogas, yang beroperasi secara berkala atau siklis, dimuati penuh ke tingkat operasi dan tertutup rapat, untuk jangka waktu tertentu pabrik secara aktif melepaskan biogas, setelah pemrosesan biomassa lengkap, pembangkit dibongkar dan siklus kerja diulang.
Bentuk reaktor dan bahan bangunan yang digunakan. Selama pelaksanaan proyek, pembangkit biogas dikembangkan yang dapat beroperasi dalam kondisi Kazakhstan Tengah.
Instalasi biogas silindris ditempatkan secara horizontal jika instalasi tersebut merupakan tipe operasi kontinu, dan secara vertikal jika merupakan instalasi yang beroperasi secara siklis.
Pembangkit biogas berbentuk ellipsoidal memiliki bentuk yang hampir berbentuk telur. Dari sudut pandang proses biometanogenesis, bentuk bioreaktor ini adalah yang paling optimal - di dalamnya terjadi proses pencampuran alami, serta pembuangan lumpur dan limpasan sedimen. Pembangkit biogas dengan bentuk serupa dibangun dari beton atau didirikan dari batu bata.
Peralatan yang digunakan untuk produksi biogas. Untuk meningkatkan output biogas dari instalasi, peralatan tambahan digunakan:
1. Pompa tinja digunakan untuk memompa keluar biomassa yang telah diproses dan sangat memudahkan pemeliharaan instalasi biogas.
2. Pompa sirkulasi digunakan dalam sistem pemanas unit dan memungkinkan Anda mempertahankan suhu pengoperasian dengan konsumsi energi yang lebih sedikit.
3. Alat pengaduk digunakan untuk mencampur biomassa yang diproses di dalam reaktor, yang meningkatkan produktivitas pabrik dan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk pemrosesan biomassa.
4. Katup periksa yang dipasang di sistem pembuangan gas diperlukan untuk mencegah udara masuk ke bioreaktor.
5. Boiler pemanas gas, terhubung ke sistem pemanas instalasi dan beroperasi pada biogas yang dipancarkan dan mengkonsumsi hingga 5% dari jumlah total gas.

Kinerja pabrik biogas
Seperti disebutkan sebelumnya, biogas dan biosludge adalah produk biogas dan biosludge.
Produktivitas biogas - keluaran biogas (m3) per unit substrat (m3) selama periode fermentasi.
Produktivitas biogas tergantung pada parameter berikut:
- volume reaktor instalasi; semakin besar volume instalasi, semakin besar output gas
- suhu dalam reaktor di mana fermentasi (fermentasi) terjadi; Bakteri pembentuk metana dalam kondisi anoksik dapat mengeluarkan gas pada kisaran suhu 0C hingga 70C. Namun, biogas dilepaskan paling intensif dalam 2 rentang suhu. Perlu diperhatikan bahwa untuk suhu yang berbeda"bekerja" jenis yang berbeda bakteri penghasil metana. Interval pertama (mesofilik, karena bakteri mesofilik bekerja) dari 25C - 38C - suhu optimal 37C. Interval kedua (termofilik, karena bakteri termofilik bekerja) adalah dari 45C - 60C - suhu optimal adalah 56C. Masing-masing interval ini memiliki sejumlah kelebihan dan kekurangan, yang dapat ditemukan secara rinci di bawah ini.

FERMENTASI JENIS MESOFILIK

pro
- Produktivitas gas praktis tidak menurun bila suhu menyimpang 1-2oС dari suhu optimum;
-Membutuhkan lebih sedikit konsumsi energi untuk mempertahankan suhu.

minus
- Evolusi gas kurang intens;
- Dibutuhkan lebih banyak waktu hingga penguraian substrat secara lengkap -25 hari;
- Biosludge yang diperoleh dalam mode ini tidak sepenuhnya steril.

JENIS FERMENTASI TERMOFIL

pro
- Evolusi gas lebih intens;
- Dibutuhkan lebih sedikit waktu untuk menguraikan substrat sepenuhnya - 12 hari;
- Biosludge yang diperoleh dalam mode ini benar-benar steril dan oleh karena itu dapat digunakan sebagai aditif pakan untuk hewan.

minus
- Produktivitas gas berkurang secara signifikan ketika suhu menyimpang 1-2oC dari suhu optimum;
- Lebih banyak energi diperlukan untuk mempertahankan suhu.
- dari bahan baku. Bahan baku pabrik biogas dapat berupa kotoran hewan domestik, bahan tanaman dan residu organik lainnya. Tergantung pada substrat yang digunakan, kinerja biogas bervariasi. Perkiraan data ditunjukkan pada tabel No. 1

Tabel 1. Produktivitas biogas tergantung pada bahan baku yang digunakan selama masa fermentasi (Archea 2000, Jerman).

Pengoperasian instalasi biogas
1. Start-up instalasi dilakukan dalam beberapa tahap.
Awalnya, instalasi dimuat dengan bahan baku, sangat aspek penting Tindakan ini adalah kadar air dari substrat yang dimuat - seharusnya 85% di musim dingin, hingga 92% di musim panas. Instalasi dimuat ke segel air. Untuk mempercepat permulaan proses metanogenesis, kultur starter (biosludge atau substrat dari instalasi yang beroperasi) dituangkan ke dalam substrat yang dimuat. Dengan tidak adanya kultur starter, kotoran sapi segar dimasukkan ke dalam substrat.

Frekuensi pemuatan substrat ditentukan secara empiris untuk setiap instalasi biogas, parameter ini tergantung pada banyak indikator: suhu substrat, jenis hewan yang memproduksi bahan baku, kadar air substrat, volume instalasi, dll. Bahan baku dibawa ke kadar air optimal sebelum dimasukkan ke dalam instalasi. Substrat diencerkan air hangat(35-40 derajat) diaduk secara menyeluruh, dan kemudian dituangkan ke dalam lubang pemuatan instalasi. Kadar air bahan baku menentukan volume biogas yang keluar, waktu proses bahan baku dan derajat dekomposisinya. V periode musim panas kelembaban optimal adalah 92%, di musim dingin kelembaban optimal adalah 85%.
3. Mempertahankan suhu optimal.
Dalam kondisi Kazakhstan Tengah, perlu untuk memanaskan reaktor yang beroperasi. Selama konstruksi, penukar panas tubular dipasang di dalam reaktor, yang, tergantung pada desain instalasi, disuplai ke pemanas uap bangunan tempat tinggal (unit volume kecil), atau ke boiler pemanas otonom yang menggunakan biogas. Untuk mengurangi kehilangan panas, substrat yang dimuat diencerkan dengan air panas (suhu tidak lebih tinggi dari 60 ° C).
4. Mengaduk.
Pengadukan substrat di dalam reaktor secara signifikan meningkatkan efisiensi operasi BGU, karena mencegah pembentukan sedimen dan kerak terapung dan memastikan pergerakan massa di dalam reaktor.
5. Akumulasi biogas.
Karena biogas dikonsumsi secara tidak merata, dan pabrik terus memproduksinya, timbul pertanyaan tentang akumulasinya. Gas dapat dikumpulkan di ruang karet yang digunakan di roda mesin pertanian.
6. Penggunaan biogas.
Biogas digunakan untuk memasak, memanaskan tempat tinggal, memanaskan tempat industri (rumah kaca, rumah unggas, dll.).
7. Penggunaan biosludge.
Biosludge digunakan sebagai pupuk di ladang pertanian, dengan pengolahan substrat yang lengkap di reaktor instalasi, biosludge dapat digunakan sebagai aditif dalam pakan babi dan unggas... Setelah pengolahan sederhana (penyaringan dan pengeringan) biosludge, dapat dijual untuk tujuan komersial. Pembeli potensial pupuk biosludge adalah berkebun, koperasi dacha, dll.
8. Tindakan pencegahan keamanan.
Biogas mengandung hidrogen sulfida (H2S), karbon dioksida (CO2) dan metana. Metana yang terkandung dalam biogas praktis tidak beracun. Ini lebih ringan dari udara, mudah terbakar dan membentuk campuran eksplosif dengan udara (5-15% metana) atau oksigen. Jika terjadi kebocoran, dengan adanya ventilasi, gas keluar tanpa konsekuensi apa pun. Hidrogen sulfida, jika menimbulkan bahaya bagi kesehatan manusia, ditemukan dalam jumlah kecil dan mudah dideteksi oleh bau yang tidak sedap. Karena hidrogen sulfida lebih berat daripada udara, perawatan harus dilakukan untuk mencegah gas ini terakumulasi dalam depresi selama kebocoran. Pada konsentrasi tinggi, itu menumpulkan persepsi bau, yang membuatnya sulit untuk dideteksi dan dapat menyebabkan keracunan yang fatal, tetapi sekali lagi dapat dicatat bahwa proporsi hidrogen sulfida dalam biogas sangat kecil dan jumlahnya tidak lebih dari 1%. . Karbon dioksida (CO2), yang merupakan bagian dari biogas, juga dapat terakumulasi di lubang yang dalam, karena lebih berat daripada udara, dan jika ada kebocoran di instalasi, dapat menyebabkan bahaya mati lemas.

Kesimpulan
Jika Anda tertarik dengan informasi ini di brosur kami, dan Anda telah memutuskan untuk membangun pabrik biogas di peternakan Anda, maka saya ingin memberi Anda beberapa tip dan saran lagi.
Dewan nomor 1. Pertimbangkan penggunaan biosludge dengan hati-hati sebelum membangun pabrik. Bentuk reaktor tergantung pada ini dan rezim suhu... Dalam hal menggunakan biosludge sebagai pupuk, biaya pemeliharaan dan konstruksi berkurang. Dalam kasus penggunaan biosludge sebagai aditif makanan untuk ternak dan unggas, biayanya meningkat, tetapi waktu pengembaliannya berkurang. Ternak dan unggas yang menerima suplemen tersebut menambah berat badan lebih cepat, kematian menurun, sehingga dimungkinkan untuk menghasilkan keuntungan dalam ekonomi rumah tangga (petani atau pertanian).
Dewan nomor 2. Setelah memutuskan bentuk dan volume reaktor, Anda dapat mulai membuat perkiraan Anda sendiri untuk konstruksi. Menyimpulkan garis "total", jangan langsung ambil kepala Anda dari jumlah yang tinggi. Biaya pemasangan dapat dikurangi secara signifikan dengan menggunakan dalam beberapa kasus pemborosan atau "teruji waktu" bahan konstruksi.
Dewan nomor 3. Setelah menyiapkan daftar bahan bangunan yang diperlukan, Anda mungkin tidak menemukan sesuatu di kota atau daerah Anda. Konsultasikan dengan kami, kami akan dapat memberi tahu Anda bahan bangunan apa yang dapat digunakan daripada apa yang tidak ditemukan.

Bakteri anaerob adalah mikroorganisme yang menggunakan oksigen dalam jumlah minimal untuk aktivitas vitalnya.

Biasanya, makhluk hidup menggunakan oksigen yang dihirup untuk mengoksidasi bahan organik (karbon teroksidasi, oksigen berkurang). Namun, di daerah yang miskin oksigen, ada bakteri anaerob yang hidup tanpa oksigen dan menggunakan beberapa zat pengoksidasi lainnya.

Mikroorganisme anaerobik ditemukan oleh ilmuwan Perancis Louis Pasteur pada tahun 1861. Penemuan ini menjadi sensasi bagi para ahli biologi yang percaya bahwa kehidupan tidak mungkin terjadi tanpa bernafas dan penggunaan oksigen.

Kemudian ternyata anaerob pembentuk spora bukanlah keingintahuan yang langka, tetapi organisme yang sangat tersebar luas di seluruh permukaan Bumi. Studi selanjutnya dari banyak ahli mikrobiologi telah menunjukkan bahwa yang paling beragam lingkungan alam, termasuk yang sepenuhnya kekurangan oksigen molekuler, dihuni oleh banyak organisme mikroskopis yang mengambil bagian aktif dalam sirkulasi zat di Bumi.

Sebuah studi mendalam tentang metabolisme anaerob memungkinkan untuk menggunakannya dalam industri sebagai produsen sejumlah berharga ekonomi Nasional koneksi.

Saat ini, kawasan industri dan pemukiman memproduksi sejumlah besar sampah yang harus dibuang dan didaur ulang. Biogas dapat diperoleh dari sampah organik. Dalam kondisi anaerobik, bakteri menguraikan substrat organik, dan biogas merupakan produk antara dari metabolisme mereka.

Sekitar 60 jenis teknologi biogas saat ini digunakan atau sedang dikembangkan di dunia. Metode yang paling umum adalah pencernaan anaerobik di metatank (tangki pemrosesan biologis), tanpa akses ke udara, atau dalam kolom anaerobik. Sebagian energi yang diperoleh dari pemanfaatan biogas diarahkan untuk mendukung proses tersebut.

Bakteri mengubah biomassa menjadi biogas pada suhu di atas 25°C. Di negara-negara dengan iklim panas, metatank tidak perlu dipanaskan.

Proses ini didasarkan pada dekomposisi (pembusukan) di bawah pengaruh bakteri yang termasuk dalam dua keluarga besar asidogen dan metanogen, MSW (sampah organik, lumpur tebal) yang telah disortir sebelumnya dalam wadah logam tanpa akses udara pada suhu rata-rata sekitar + 55 ° C. Gas ini disuplai di bawah tekanan ke sistem pemurnian, dan kemudian dilepaskan menjadi dua komponen - metana dan karbon dioksida.

Biogas terdiri dari 55-75% metana dan 25-45% karbon dioksida, termasuk pengotor kecil hidrogen sulfida. Periode pembentukan biogas berkualitas tinggi adalah dari 7 hingga 15 hari.

Proses dekomposisi berlangsung dalam empat tahap, di mana masing-masing kelompok bakteri yang berbeda terlibat.

Pada tahap pertama, bakteri aerobik membangun kembali zat organik dengan berat molekul tinggi (protein, karbohidrat, lemak, selulosa) dengan bantuan enzim menjadi senyawa dengan berat molekul rendah seperti monosakarida, asam amino, asam lemak dan air. Proses ini disebut hidrolisis.

Selanjutnya, bakteri pembentuk asam terlibat dalam pembelahan. Bakteri anaerob mengambil bagian dalam proses ini, mengkonsumsi residu oksigen dan dengan demikian menciptakan kondisi anaerobik yang diperlukan untuk bakteri metana. Tahap ini menghasilkan: asam (asetat, format, butirat, propionat, nilon dan laktat), alkohol dan keton (metanol, etanol, propanol, butanol, gliserin dan aseton), gas (karbon dioksida, karbon, hidrogen sulfida dan amonia). Tahap ini disebut tahap oksidasi.

Bakteri pembentuk asam kemudian membuat dari asam organik prekursor untuk pembentukan metana: asam asetat, karbon dioksida dan hidrogen.

Tahap terakhir menghasilkan metana, karbon dioksida dan air. 90% dari semua metana dihasilkan pada tahap ini, 70% berasal dari asam asetat. Dengan demikian, pembentukan asam asetat (yaitu tahap pembelahan ketiga) merupakan faktor yang menentukan laju pembentukan metana.

Produksi biogas dibenarkan secara ekonomi ketika memproses aliran limbah yang konstan, misalnya di peternakan.

Rusia setiap tahun mengakumulasi hingga 300 juta ton setara kering sampah organik: 250 juta ton dalam produksi pertanian, 50 juta ton dalam bentuk sampah rumah tangga. Limbah ini merupakan bahan baku pembuatan biogas. Potensi volume biogas yang dihasilkan setiap tahun dapat mencapai 90 miliar meter kubik. M.

Biogas dikumpulkan, mencegah polusi udara, dan digunakan sebagai bahan bakar untuk produksi: listrik, panas atau uap, atau sebagai bahan bakar kendaraan. Dengan mempertimbangkan kondisi Rusia, metana yang dihasilkan dari biogas, atau biogas dalam bentuk utamanya, dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk rumah boiler kecil, kendaraan, dan pembangkit listrik.

Metana yang diekstraksi dari biogas adalah bahan baku untuk produksi banyak produk berharga dari industri kimia - metanol, formaldehida, asetilen, karbon disulfida, kloroform, asam hidrosianat, dan jelaga.

Kompos berkualitas tinggi yang tersisa dan pupuk yang diperkaya nitrogen dijual ke perusahaan pertanian dan perorangan.
Teknologi ini dianggap sepenuhnya produksi bebas limbah dimana setiap komponen memiliki aplikasinya masing-masing.

Materi disiapkan berdasarkan informasi dari sumber terbuka