Bioplyn
Bioplyn je horľavý plyn, ktorý vzniká kvasením biomasy rôzneho druhu. Vyrába sa v bioplynových staniciach, kde prebieha fermentácia odpadov a iných obnoviteľných zdrojov.
Bioplyn vzniká zo vstupných surovín činnosťou metanogénnych baktérií bez prístupu vzduchu. Na fermentácii sa zúčastňujú rôzne druhy mikroorganizmov.
Celý proces môžeme rozdeliť na nasledovné 4 fázy:
- Hydrolýza – v prostredí sa ešte nachádza vzdušný kyslík. Polymérne organické látky (polysacharidy, tuky, bielkoviny) sa rozkladajú na jednoduchšie monoméry – alkoholy, mastné kyseliny, uvoľňuje sa vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2).
- Acidogenéza – spotrebuje sa zvyšný vzdušný kyslík a vytvára sa anaeróbne prostredie (bez kyslíka). Tejto fázy sa zúčastňujú fakultatívny anaerobionti – mikroorganizmy schopné existencie v prostredí s alebo bez kyslíka. Vznikajú vyššie organické kyseliny.
- Acetogenéza – pomocou acidogénnych baktérií sa menia vyššie organické kyseliny a alkoholy na kyselinu octovú, H2 a CO2.
- Metanogenéza – záverečná fáza rozkladného procesu. Pomocou metanogénnych baktérií, ktoré sú striktnými anaerobiontmi (schopné života len v prostredí bez prístupu vzduchu) sa kyselina octová rozkladá na metán (CH4) a CO2. Niektoré kmene vytvárajú metán z H2 a CO2. Táto záverečná fáza prebieha asi 5 krát pomalšie ako predchádzajúce 3 fázy, preto tomu musí byť prispôsobená aj veľkosť fermentora a dávkovanie vstupných surovín.
Vzniknutý bioplyn je v podstate zmesou metánu a CO2, ktorá obsahuje prímesi ako N2, H2S, NH3, H2O:
Plynná zložka bioplynu |
Chemický vzorec |
Percentuálny obsah |
Metán |
CH4 |
40-75 % |
Oxid uhličitý |
CO2 |
25-55 % |
Vodná para |
H2O |
0-10 % |
Dusík |
N2 |
0-5 % |
Kyslík |
O2 |
0-2 % |
Vodík |
H2 |
0-1 % |
Amoniak |
NH3 |
0-1 % |
Sírovodík |
H2S |
0-1 % |
Z prímesí je najproblémovejší sírovodík (H2S),pretože ak sa nachádza v bioplyne v množstve nad 0,1 %, pôsobí korozívne na motory a technologické zariadenia. Amoniak (NH3) je zdrojom zápachu. Prítomnosť CO2 v bioplyne je prospešná, ak sa bioplyn spaľuje v kogenerácii, pretože CO2 pôsobí ako antidetonátor v spaľovacích motoroch.
Výhrevnosť bioplynu sa pohybuje okolo 20 – 25 MJ/m3. Jeden m3 bioplynu obsahuje toľko energie ako 0,6 – 0,7 l vykurovacieho oleja. Pri výrobe bioplynu z odpadových surovín vznikajúcich pri chove hovädzieho dobytka (hnoj, hnojovica) sa uvažuje s výkonom 1 kW elektrickej energie na 7 – 10 ks dobytka.
Tvorba bioplynu, jeho zloženie a obsah prímesí závisí od vstupných surovín. Ak vstup obsahuje veľa bielkovín a polysacharidov typu celulóza a lignín, produkcia bioplynu je nižšia a bioplyn obsahuje veľa amoniaku. Najviac bioplynu vzniká zo surovín bohatých na tuky a škrob.