Jak se biometan vyrábí?

Výroba biometanu

Výroba biometanu je slibný proces, který nabízí ekologické i ekonomické výhody. Biometan se vyrábí z biologického odpadu a lze jej využít jako obnovitelné palivo v různých aplikacích.

Biometan se získává především z organických materiálů, jako jsou zemědělské odpady, potravinářské odpady, kaly z čistíren odpadních vod a další biologické zdroje. Tento odpad se zpracovává v zařízeních na anaerobní rozklad. Tím se uvolňuje metan.

Substráty | Získávání biomasy

První fáze spočívá ve vyhledání a získání vhodných zdrojů biomasy. K výrobě biometanu lze použít různé substráty. Zde je několik příkladů:

Organický odpad: Běžným zdrojem biometanu je organický odpad, například kuchyňský odpad, zahradní odpad, zemědělský odpad a potravinářský odpad. Ty lze využít v tzv. fermentačních zařízeních nebo bioplynových stanicích k výrobě biometanu.
Energetické plodinyNěkteré druhy rostlin, které se pěstují speciálně pro výrobu energie, lze použít jako substrát pro výrobu biometanu. Příkladem je kukuřice, tráva, vojtěška a řepa. Tyto rostliny se sklízejí a fermentují v bioplynových stanicích.
Kejda a hnůj: Vhodným substrátem pro výrobu biometanu jsou také zvířecí výkaly, jako je kejda a hnůj. V kombinaci s dalšími organickými materiály je lze využít v bioplynových stanicích k výrobě biometanu.
Průmyslový odpad: Některá průmyslová odvětví produkují organický odpad, který lze využít k výrobě biometanu. Příkladem je odpad z potravinářského průmyslu, odpad z nápojového průmyslu a odpad z papírenského a celulózového průmyslu.
Kal z čistíren odpadních vod: K výrobě biometanu lze využít i čistírenské kaly, které jsou vedlejším produktem čištění odpadních vod. Využitím čistírenských kalů v bioplynových stanicích lze nejen vyrábět biometan, ale také čistírenské kaly likvidovat a zároveň zachycovat metan, který by jinak unikal do atmosféry.

Existují i další potenciální substráty pro výrobu biometanu a jejich výběr závisí na dostupnosti, místních podmínkách a technických možnostech. Je důležité pečlivě vybírat substráty, aby byla zajištěna účinná a udržitelná výroba biometanu.

Předúprava substrátů nebo biomasy

V této fázi se biomasa předupravuje, aby se připravila na fermentační proces. To může zahrnovat drcení, drcení nebo mletí, aby se zvětšil povrch a usnadnil rozklad.

Anaerobní kvašení

Klíčem k výrobě biometanu je anaerobní digesce. Přirozené mikroorganismy v odpadu rozkládají organické materiály a produkují při tom metan. Předem zpracovaná biomasa se umístí do anaerobního fermentoru, známého také jako bioplynový reaktor nebo bioreaktor. Digestor je uzavřený systém, který zabraňuje přístupu kyslíku.

Biomasa je fermentována pomocí anaerobních mikroorganismů, zejména producentů metanu. Tyto mikroorganismy rozkládají organické sloučeniny v biomase a produkují metan (CH4) jako hlavní složku bioplynu.

Fermentátor

Aby se vytvořily optimální podmínky pro mikroorganismy, udržuje se fermentor při určité teplotě (obvykle mezi 35 °C a 55 °C, v závislosti na mikroorganismech). Kromě toho se obsah fermentoru udržuje v pohybu, aby se zajistilo rovnoměrné rozložení mikroorganismů a živin. Během fermentačního procesu mikroorganismy rozkládají biomasu a přeměňují ji na bioplyn.

Bioplyn se skládá především z metanu (50-75%), oxidu uhličitého (25-50%) a stopových množství dalších plynů, jako je dusík, vodík a sirovodík. Proces fermentace může trvat několik týdnů až měsíců v závislosti na druhu biomasy a podmínkách ve fermentoru.

Příprava a čištění

Po anaerobní fermentaci vzniká plyn obsahující metan a další nečistoty, jako je oxid uhličitý, voda a sloučeniny síry. Aby byl biometan použitelný pro různé aplikace, musí být vyčištěn a zbaven těchto nečistot. Tento proces se nazývá čištění a zahrnuje kroky, jako je odvlhčování a odsíření.

Z bioplynu se pak odstraňuje oxid uhličitý (CO2), čímž se zvyšuje obsah metanu. Toho lze dosáhnout různými metodami, jako je adsorpce s kolísáním tlaku, čištění vodou nebo membránová separace.

Dodávky a využití

Vyčištěný biometan lze přepravovat stávajícími plynovody a používat jej k výrobě elektřiny, tepla nebo jako palivo. Je to alternativa ke konvenčním fosilním palivům, která je šetrná ke klimatu a výrazně snižuje emise CO2. Po zpracování dosahuje biometan čistoty přibližně 97-99% metanu a nyní může být dodáván do sítě zemního plynu.

Biometan pro přechod k energetice

Výroba biometanu nabízí udržitelné řešení výroby energie z biologického odpadu. Proces anaerobní digesce a zpracování umožňuje přeměnit odpad na obnovitelný plyn, který může sloužit k různým účelům. Využíváním biometanu můžeme snížit naši závislost na fosilních palivech a pozitivně přispět ke snížení emisí skleníkových plynů.

To jsou základní kroky výroby biometanu. Proces se může lišit v závislosti na konfiguraci zařízení a zdroji biomasy, ale základní princip anaerobní digesce zůstává stejný. Biometan je obnovitelný zdroj energie, protože biomasa pochází z obnovitelných zdrojů a při spalování se uvolňuje pouze oxid uhličitý, který byl absorbován během růstu biomasy, takže proces je do značné míry uhlíkově neutrální.