Biyogazdan biyometana

Biyogaz mı biyometan mı?

Organik atıklardan üretilen biyogaz ve biyometan, doğal gazın yenilenebilir alternatifleridir. Biyogaz, bir anaerobik çürütme tesisinin ilk yan ürünüdür. Esas olarak metandan oluşur ve ısı veya elektrik üretmek için kullanılabilir.

Aynı biyogaz, azot dioksit_(CO2), oksijen dioksit (_O2), hidrojen sülfür (_H2S)veya su buharı (_H2O) gibi diğer bileşiklerden arındırıldıktan sonra biyometana dönüşür. Yeni oluşan bu yakıt, doğal gazla aynı özelliklere sahip olmakla birlikte, sera gazı emisyon seviyelerini azaltırken yeşil enerji kullanımını teşvik etme ve böylece dünya çapında enerji dönüşümü çabalarıyla çevreyi koruma gibi ek faydalar da sağlamaktadır.

Biyogaz doğal olarak nasıl üretilir?

Metanizasyon, fermente edilebilir maddeleri ayrıştırmak ve biyogaza dönüştürmek için bakterilerin doğal gücünü kullanan inanılmaz bir süreçtir. Bu olguya örneğin bataklıklarda rastlanabilir. Üretilen gaz, fosil yakıtlarda da bulunan bir bileşen olan metan bakımından zengindir.
Bu ekolojik süreç aynı zamanda kağıt ve karton, gıda artıkları, bitki yan ürünleri, hayvan atıkları, bulamaç, gübre ve kanalizasyon çamuru gibi çeşitli organik maddeleri de biyogaza dönüştürür.

Anaerobik çürütme nedir?

Bir anaerobik atık çürütme tesisi organik maddeden biyogaz üretir. Bu işlem reaktör, fermentör veya çürütücü adı verilen ve 35°C sıcaklıkta çalışan tanklarda gerçekleşir. En yeni versiyonlar atıkları birkaç gün içinde yenilenebilir enerjiye dönüştürebilmekte ve işlenen her bir metreküp atık için günde 1 ila 10 metreküp arasında bir çıktı elde edilebilmektedir.

Kırsal çiftliklerden devasa endüstriyel komplekslere kadar, biyogaz üretim üniteleri her şekil ve boyutta olabilir. Örneğin, küçük bir tarımsal çürütücünün çıktısı sadece 100 metreküp olabilirken, en büyük tesisler onlarca megawatt üretir.

Çöp depolama sahaları nasıl biyogaz üretir?

Düzenli depolama sahaları veya ISDND (Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux) da bir biyogaz kaynağıdır. Organik madde ayrıştıkça metan üretilir.

Atık sıkıştırılır ve daha sonra bidon adı verilen çukurlarda biriktirilir. Optimum sonuçlar elde etmek için alan kapatılabilir. Bu alanlar birkaç metre toprakla doldurulur ve üretilen biyogazı toplayan bir yatay drenaj ağıyla geçilir, dikey olanlar ise yüzeye ulaşmasını sağlar, böylece yaklaşık yirmi beş yıl boyunca düzenli fermantasyon gerçekleşebilir.

Güçlü bir sera gazı olan metanın _(CH4) atmosfere karışmasını önlemek iklim değişikliğiyle mücadelede çok önemlidir. Metan geri kazanılamadığında, yakmak serbest bırakmaktan daha iyi bir alternatiftir. Bu şekilde, IPCC'ye göre çevremiz üzerinde metandan 28 kat daha az etkisi olan bir sera gazı olan karbondioksit_(CO2) açığa çıkar.

Biyogaz üretmek için başka hangi süreçler var?

Bazıları henüz tam olarak olgunlaşmamış olan daha yeni teknolojilere dayandıkları için günümüzde daha az yaygın olan başka biyogaz üretim süreçleri de vardır.
Bir örnek, karbondioksitin_(CO2) hidrojen_(H2) ile reaksiyona girerek metanlaştırılması yoluyla biyometan üretimidir. Karbondioksit ve hidrojen ya lignoselülozik kaynaklardan elde edilen biyokütlenin gazlaştırılmasıyla ya da suyun elektroliziyle (güçten gaza) üretilir.

Son olarak, mikroalgler metanizasyon reaksiyonu için birincil veya tamamlayıcı girdi olarak kullanılabilir. Biyoreaktörlerde yetiştirilen mikroalgler, tarım arazisi tüketmeme avantajına sahiptir, bu nedenle hayvan veya insan gıdası üretimi ile rekabet etmezler.

• Biyogaz, doğal gaz gibi fosil yakıtların aksineyenilenebilir birenerji kaynağıdır. Bazen bakir gaz olarak da adlandırılır. Biyogazın yeraltında oluşması birkaç milyon yıl alır ve mevcut miktarlar mantıksal olarakinsan ölçeğinde sınırlıdır.
• Biyogaz, üretim ve kullanım döngüsü sürekli olduğu için yenilenebilir olarak da adlandırılır. Biyokütle üretildiği anda hasat edilebilir, dönüştürülebilir ve kullanılabilir. Daha sonra, zaman ölçeği insan ölçeğinde, hatta mevsimsel olan döngülerde sürekli olarak yenilenir.
• Ayrıca, biyogaz yenilenebilir bir enerji kaynağıdır, çünkü biyogazın enerjiye dönüştürülmesi (esasen yanma) sırasında salınan, başta karbondioksit (_CO2) olmak üzere sera gazlarının hacimleri, atmosferde bulunan ve büyümesi sırasında biyokütle tarafından em ilen _CO2 miktarlarına eşittir.
• Son olarak, biyogaz yenilenebilir bir enerjidir, çünkü gıda, tarımsal gıda, tarımsal ve hayvansal atıklarımızın metanlaştırılması veya gazlaştırılmasından üretilmektedir ve üretilmeye devam edecektir. İnsanlar ve hayvanlar sürekli olarak bu atıkları üretmektedir.

Biyogaz, ısı ve elektrik üretmek için kullanılır.

Biyogaz, yalnızca bir kazanda yakıt olarak kullanılarak ısı şeklinde geri kazanılabilir. Ancak daha sık olarak biyogaz hem ısı hem de elektrik üretmek için kullanılır. Kojenerasyon terimi buradan gelmektedir.

Kojenerasyon türbini tarafından üretilen elektrik, biyogaz tesisinin kendi tüketimi için kullanılmakta ve üretilen enerjinin çoğu satılmaktadır.

Biyogazın yanmasıyla ortaya çıkan ısı genellikle biyogaz tesisindeki çürütücüyü ısıtmak ve daha genel olarak tesisin enerji dengesini iyileştirmek için kullanılır. Ancak bu ısı aynı zamanda :

• Endüstriyel, kamu ve konut binalarının ısıtılması
• Bahçe seralarının ısıtılması
• Mikroalg üretimi
• Hayvancılık binalarının ısıtılması
• Odun veya yem kurutma

Biyogaz, doğal gaz şebekelerine biyometan olarak enjekte edilebilmesi için arıtılır ve saflaştırılır.

Biyometanın şebekeye enjekte edilebilmesi için birkaç saflaştırma aşaması gerekmektedir.

Ana süreçler şunlardır:

• Desülfürizasyon (hidrojen sülfür_H2S'nin ortadan kaldırılması veya miktarının önemli ölçüde azaltılması)
• Kurutma (_H2Onem içeriğinde önemli azalma)
• Dekarbonasyon (karbondioksit_CO2'nin ayrıştırılması)

Biyometan saflaştırıldıktan ve enjeksiyon istasyonuna taşındıktan sonra, yine de :

• Tıpkı doğal gaz gibi kokuyor
• Tesisleri ve kullanıcıları daha güvenli hale getirmek için biyometana güçlü bir sülfür kokusuna sahip bir molekül olan tetrahidrotiofen (THT) eklenir.
• Fiziko-kimyasal özellikler açısından mevcut yönetmeliklere uygunluğu test edilmiştir
• Basınç ayarlı
• Doğal gaza enjekte edilen biyometan oranını belirlemek için nicelleştirildi

Biyogaz, oranları hammaddelere ve üretildiği yönteme bağlı olarak değişen farklı gazlardan oluşur.

Gazlar esasen :

• metan _(CH4)
• karbondioksit_(CO2)
• oksijen _(O2)
• su buharı_(H2O)
• hidrojen sülfür_(H2S)
• siloksanlar

Biyogazda ne kadar metan (CH4) vardır?

Metan, biyogazın ana bileşenidir. Enerji üretmek için kullanılacak olan yakıttır.

Biyogaz %50 ila %75 _CH4 içerir.

Biyogazda ne kadar karbondioksit (CO2) vardır?

Karbondioksit biyogazın bir yan ürünüdür, çok büyük miktarlarda bulunur ancak enerji değeri yoktur. Kullanılabilir biyometan üretmek için CO2'nin çeşitli yöntemler kullanılarak biyogazdan elimine edilmesi gerekir. Ancak, biyogaz ısı (kazan) ve/veya elektrik (kojenerasyon) şeklinde geri kazanılırsa CO2 muhafaza edilebilir.

Biyogaz %20 ila %50_CO2 içerir.

Biyogazda ne kadar oksijen (O2) vardır?

Oksijen biyogazda nispeten küçük ama önemli miktarlarda bulunur. Biyogaz, çürütücüdeki hidrojen sülfürün^(H2S) bir kısmını çökelten oksijen içerir.
Ayrıca, ortadan kaldırılması zor olduğundan, doğal gaz şebekesine enjekte edilmeden önce saflaştırılmış biyogazda (biyometan) belirli bir miktar oksijen tolere edilir.

Biyogaz %1'den daha az _O2 içerir.

Biyogazda ne kadar su buharı (H2O) vardır?

Ham biyogaz oldukça nemli bir gazdır. Ekipmanı korozyondan korumak için yükseltmeden önce biyogazı genellikle soğutarak kurutmak gerekir.

Ham biyogaz nem ile doyurulmuştur.

Biyogazda ne kadar hidrojen sülfür (H2S) vardır?

Hidrojen sülfür çok tehlikeli ve zararlı bir gazdır. Bir yandan, nem varlığında ve kazanlarda veya kojenerasyon tesislerinde yakıldığında sülfürik asit üreten aşındırıcı bir gazdır.
Diğer yandan, düşük_H2Sseviyeleri güçlü, karakteristik bir çürük yumurta kokusuna sahiptir. Bu da tespit edilmesini kolaylaştırır. Ancak daha yüksek konsantrasyonlarda, koku alma duyusunu az ya da çok tersine çevrilebilir bir şekilde etkiler. Daha sonra kokusuz hale gelir ve daha da tehlikeli olur çünkü artık insanlar tarafından doğal olarak algılanamaz.

Biyogazda 1500 ppm'de bulunan H2S, bir dakikadan uzun süre solunduğunda ölümcül hale gelir.

H2S biyogazda çok büyük miktarlarda bulunabilir. Bu nedenle, biyogazı geri kazanmak için kullanılan yöntem ne olursa olsun, içeriğini önemli ölçüde azaltmak çok önemlidir.

Biyogaz genellikle 100 ppm'den fazla_H2Siçerir ve belirli gıda endüstrisi atıkları fermente edildiğinde bu seviye 10.000 ppm'i aşabilir.

Biyogazda ne kadar siloksan var?

Biyogazda bulunan siloksanlar silisyumdan türetilen moleküllerdir. Biyogaz, çöp depolama alanlarından çıkarıldığında siloksanlar içerir (ISDND). Bu bileşikler kojenerasyon motorlarına veya biyogaz kazanlarına enjekte edildiklerinde vitrifiye olduklarından (kuma dönüştüklerinden) tesislere zarar verebilir ve önemli mekanik hasara neden olabilirler.

Biyogaz 50 ^mg/m3 'e kadar siloksan içerebilir.

Biyogazın bileşimi, biyogaz veya biyometanda bulunan farklı gazların tam seviyelerini sürekli ve doğru bir şekilde ölçmek için çok gazlı bir biyogaz analizörü kullanılarak ölçülebilir.

Biyogazın optimum ve verimli bir şekilde kullanılmasını sağlamak için biyogazın bileşimini bir analizör kullanarak ölçmek önemlidir. Biyogazın kimyasal bileşiminin analiz edilmesi, çeşitli bileşenlerini ölçerek biyogaz üretimini kontrol ve optimize etmeyi mümkün kılar. Biyogaz analizi ayrıca karışımda potansiyel olarak zararlı gazların bulunup bulunmadığını kontrol ederek insanların ve süreçlerin güvenliğini sağlar.