Biogaasi tootmine
Põllumajandusliku biogaasijaama tootmise ja kasutamise tehnoloogiline skeem, kus variant 1 puhul toodetakse biogaasist soojus- ja elektrienergiat ning variant 2 puhul biometaani ehk mootorikütust.
Tootmisprotsess
Kõikidel loomapidamishoonetel, kus peetakse üle 10 loomühiku loomi, peab olema lähtuvalt sõnnikuliigist sõnnikuhoidla või sõnniku- ja virtsahoidla. Põllumajandusloomade pidamisel peab sõnnikuhoidla või sõnniku- ja virtsahoidla mahutama vähemalt nende kaheksa kuu sõnniku ja virtsa.
Seejärel toimub kogumismahutis substraatide (v.a läga) eelsegamine enne kääritisse suunamist. Protsessile lisatakse sageli juurde vett (kasutatakse juba protsessis kasutatud vett või täitsa tavalist puhast vett).
PS! Mõnede biogaasijaamade puhul on vajalik pastörisaatori lisamine, sest substraadid tulevad erinevatest tööstusettevõtetest ning võivad olla saastunud patogeenidega.
Kääriti (reaktor) on biogaasi tootmise kõige olulisem komponent, biogaasijaama süda. Kääritis sisendtooraineid (substraate) soojendatakse ja toimub kääritusprotsess (fermentatsioon). Selle protsessi kaks lõpp-produkti on biogaas ja kääritatud substraat (digestaat), kusjuures kääriti sisu segatakse pidevalt. Biogaasi tootmiseks on tänapäeval kasutusel viis põhilist anaeroobse kääriti tüüpi: standardtootlikkusega kääriti, kõrge tootlikkusega kääriti, kaheastmeline kääriti, mesofiilne kääriti ja termofiilne kääriti. Enamasti toimub biogaasireaktoris anaeroobne mesofiilne protsess ehk temperatuuri vahemikus 35 – 42C.
Protsessis toodetakse orgaanilisest ainest hapnikuvaeses keskkonnas biogaasi, mis koosneb peamiselt metaanist ja süsihappegaasist. Antud gaas suunatakse enamasti biogaasireaktori päises olevasse gaasihoidlasse ning sealt koostootmisjaama/või puhastusseadmesse, kus biogaasis olev energia muundatakse soojuseks ja elektriks/ või toodetakse biogaasist mootorikütust.
Biogaasireaktorist tulev materjal suunatakse kääritusjäägi hoidlatesse ning kasutatakse põldude väetiseks. Antud protsess hoiab ära metaani kui ühe kahjulikuma kasvuhoonegaasi sattumise atmosfääri, selle põletamisel lendub atmosfääri tekkinud CO2, mis omab 21 korda väiksemat globaalse soojenemise potentsiaali kui metaan.
Kääritusjäägis on seevastu vähenenud ebameeldivate lõhnade konsentratsioon, samuti patogeenide, umbrohuseemnete ja kahjurite hulk. Kusjuures tekkinud orgaanilises väetises on suurem osa toitaineid mineraliseeritud kujul ja taimedele kergemini kättesaadavad.
Tooraine
Biogaasi tootmisel kasutatakse biolagunevaid tooraineid, millest peamised on:
-
Loomsed sõnnikud
-
Reovete setted
-
Erinevad söödakultuurid
-
Märgaladel kasvavad taimed
-
Taimekasvatusest ülejäävad varred, lehed, jne.
-
Toiduainetetööstuste jäätmed (sh. piima- ja lihatööstused, tapamajad)
Erinevate toorainete täpne energiasisaldus ning kooskääritamise võimalused sõltuvad paljudest teguritest (sh. kuivaine ja toitainete sisaldus) ning iga konkreetse projekti elluviimiselt tuleks alustada tooraine täpsema analüüsiga.
Biogaasi kasutamine
Jätkusuutlik kütus
Biometaan on maagaasi kvaliteedinõuetele vastav gaasilises olekus taastuv kütus, mida toodetakse hapnikuvabas keskkonnas biolagunevatest jäätmetest, reoveest ja reoveesettest, põllumajandusliku päritoluga jäätmetest ning erinevat päritolu biomassist kääritamise teel.
Biometaan on 100% keskkonnasõbralik taastuvkütus, selle põhikomponent on metaan (CH4), mida on Eestis toodetud biometaanis üle 97%, täpselt nagu maagaasiski.
Soojus ja elektrienergia
Soojuse ja elektri koostootmise mootorid (CHP) on Euroopas levinud biogaasi väärindamise viis. Koostootmise idee seisneb selles, et elektri- ja soojusenergia koostootmine on tõhusam kui nende eraldi tootmine.
Sõltuvalt biogaasijaamade konstruktsioonist võib osa koostootmise soojusest kasutada käitise käärimisprotsessi toetamiseks - näiteks kui biogaasireaktorid vajavad soojust õige temperatuuri säilitamiseks. Toodetud elekter suunatakse peamiselt elektrivõrku, samas kui ülejääv soojus on kättesaadav kohalikuks kütteks.
Biometaan maagaasi võrku
Biometaan on puhastatud biogaas, mis sisaldab 96-99% metaani ja on maagaasiga võrdse kütteväärtusega, olles kasutatav kõikjal, kus täna kasutatakse maagaasi.