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:

  1. 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).
  2. 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.
  3. Acetogenéza – pomocou acidogénnych baktérií sa menia vyššie organické kyseliny a alkoholy na kyselinu octovú, H2 a CO2.
  4. 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.