Η απόρριψη και επεξεργασία των βιολογικών αποβλήτων παρουσιάζουν τεράστιες προκλήσεις για τη βιομηχανία αποβλήτων. Για ένα ευρύ φάσμα οργανικών ουσιών που προέρχονται από τη γεωργία, τα τρόφιμα ή τις βιομηχανίες ζωοτροφών, η αναερόβια χώνευση αποτελεί μία πολύ καλύτερη εναλλακτική σε σχέση με τη λιπασματοποίηση, καθώς είναι παραγωγός καθαρής ενέργειας.
Το βιοαέριο – μία μίξη μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα – παράγεται κατά τη διάρκεια της αναερόβιας χώνευσης και λειτουργεί ως ανανεώσιμο καύσιμο υψηλής ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων. Οι μηχανές που τροφοδοτούνται με βιοαέριο ή οι μονάδες αναβάθμισης βιοαερίου έχουν βελτιώσει τη διαχείριση αποβλήτων ενώ παράλληλα έχουν εντατικοποιήσει τη χρήση μιας οικονομικής μορφής ενέργειας.
Παραγωγή Βιοαερίου από Οργανικά Απόβλητα
Το βιοαέριο προκύπτει από την αναερόβια ζύμωση οργανικών υλών, η οποία συνήθως πραγματοποιείται μέσα σε μεγάλες δεξαμενές, τα αναερόβια χωνευτήρια, τα οποία απομακρύνουν το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Ως μεταβολικό προϊόν των μεθανογενών και οξεογόνων βακτηρίων που συμμετέχουν στη διαδικασία, οι βασικές προϋποθέσεις για την παραγωγή του είναι η απουσία οξυγόνου, μία τιμή pH από 6,5 έως 7,5 και μία συνεχής θερμοκρασία των 35-45 βαθμών Κελσίου (μεσόφιλη) ή 45-55 βαθμών Κελσίου (θερμόφιλη). Η περίοδος χώνευσης ή περίοδος διατήρησης κυμαίνεται συνήθως από 10 έως 30 ημέρες ανάλογα με το είδος της χώνευσης που χρησιμοποιείται. Τα συστήματα αναερόβιας χώνευσης σήμερα λειτουργούν κυρίως εντός του εύρους της μεσόφιλης θερμοκρασίας.
Παραπάνω απεικονίζεται μία μονάδα χώνευσης αποβλήτων τροφών με ενσωματωμένες μηχανές αερίου.
Στάδια της Μετατροπής Βιοδιασπώμενων Αποβλήτων σε Ενέργεια
Η διαδικασία της παραγωγής βιοαερίου χωρίζεται σε τέσσερα στάδια:
- Προετοιμασία του υλικού εισροής
- Χώνευση (ζύμωση) αποτελούμενη από υδρόλυση, ακετογένεση, οξεογένεση και μεθανογένεση.
- Μετατροπή του βιοαερίου σε ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια και χρήσιμη θερμότητα με μηχανές αερίου
- Μετεπεξεργασία των προϊόντων ζύμωσης
Αρχικά η πρώτη ύλη παραλαμβάνεται από τα χωνευτήρια σε δοχεία ή δεξαμενές αποθήκευσης υγρών. Η προεπεξεργασία είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας της χρήσης αναερόβιων χωνευτηρίων αποβλήτων τροφών. Αυτή περιλαμβάνει διαφορετικές τεχνολογίες, μεταξύ άλλων, κατατεμαχισμό, σφαιρόμυλους, τεχνολογία αφαίρεσης μετάλλου και μετατροπή σε υγρή κοπριά ή πολτό.
Στη συνέχεια φορτώνεται στα χωνευτήρια με διάφορες μεθόδους ανάλογα με τη σύσταση των τροφικών αποβλήτων. Στις δεξαμενές χώνευσης γίνεται χρήση μίας σειράς βιολογικών διεργασιών για την παραγωγή βιοαερίου. Η υδρόλυση είναι μία διαδικασία, κατά την οποία η οργανική ύλη διαλύεται μέσα στο υγρό χώνευσης. Έπειτα περνάει από τα ενδιάμεσα στάδια της ακετογένεσης και οξεογένεσης, τα οποία δημιουργούν τα πρόδρομα μόρια για το στάδιο της μεθανογένεσης. Τα μεθανογόνα τροφοδοτούνται από αυτά τα πρόδρομα μόρια και παράγουν μεθάνιο ως προϊόν κυτταρικών αποβλήτων.
Το βιοαέριο, το οποίο περιέχει αυτό το βιολογικά προερχόμενο μεθάνιο περιέχεται και δεσμεύεται στη δεξαμενή αποθήκευσης αερίου, η οποία βρίσκεται σε ξεχωριστό μέρος από το βασικό χωνευτήριο, Η δεξαμενή αποθήκευσης αερίου λειτουργεί ως ρυθμιστικός παράγοντας για την εξισορρόπηση των διακυμάνσεων στην παραγωγή του αερίου στα χωνευτήρια. Το βιοαέριο ακολούθως μετατρέπεται σε ανανεώσιμη ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρισμού και θερμότητας μέσω της συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας με μηχανές αερίου.
Ποιοτικές Παράμετροι του Βιοαερίου
Το βιοαέριο μπορεί να περιέχει υψηλά επίπεδα νερού (υγρασίας) και θείου, ανάλογα με την πρώτη ύλη του χωνευτηρίου. Οι σχεδιαστές μονάδων βιοαερίου θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους τις πιθανότητες μόλυνσης του αερίου κατά τον σχεδιασμό των εγκαταστάσεων. Σας παρακαλούμε να επικοινωνήσετε με το γραφείο πωλήσεων της Clarke Energy της περιοχής σας για να λάβετε τεχνικές οδηγίες για την ποιότητα του καυσίμου αερίου και να κατανοήσετε τα απαιτούμενα συγκεκριμένα όρια. Η Clarke Energy μπορεί να σας προμηθεύσει με εξοπλισμό διαχείρισης του καυσίμου αερίου είτε δωρεάν είτε στο πλαίσιο της προμήθειας “με το κλειδί στο χέρι”. Τέτοιοι εξοπλισμοί συνήθως περιλαμβάνουν φίλτρα άνθρακα, αφυγραντήρες αερίου και φυσητήρες αερίου.