Bioplin: razlika između inačica

Bioplin tj. smjesa plinova u kojoj je većina [[metan]] može se dobiti od svake biomase. [[Biomasa]] je sva organska tvar nastala rastom bilja i životinja. Od svih [[obnovljivi izvori energije| obnovljivih izvora energije]], najveći se doprinos u bližoj budućnosti očekuje od biomase. Svake godine na zemlji nastaje oko 2.000 milijardi tona suhe biomase. Za hranu se od toga koristi oko 1,2 %, za papir 1 %, i za gorivo 1 %. Ostatak, oko 96 % trune ili povećava zalihe obnovljivih izvora energije. Od biomase se mogu proizvoditi obnovljivi izvori energije kao što su bioplin, [[biodizel]], [[biobenzin]], [[(etanol )]], a suha masa se može mljeti u sitne komadiće pelete, koji se mogu spaljivati u automatiziranim pećima za proizvodnju topline i električne energije.

Anaerobnom [[fermentacija|fermentacijom]] iz biomase dobiva se metan. Bioplin nastao fermentacijom bez prisutnosti kisika sadrži metan i ugljik-dioksid u volumnom omjeru 2:1 te se može upotrebljavati kao gorivo, a nastaje i mala količina [[sumporovodik|sumporovodika]] (zbog čega ima miris po trulim jajima), dušika i vodika. 1  m³ plina jednako je vrijedan kao 0,6-0,7  kg loživog ulja. Glavna hrana za bakterije su elementarni dušik, ugljik i anorganske soli. Omjer između ugljika i dušika treba biti između 20:1 do 25-1. Da bi se to postiglo potrebno je miješati životinjski izmet sa biljnim otpacima. U masi treba biti 90% vode i 10% suhe tvari (težinski). Ako je vode previše pada proizvodnja plina po jedinici zapremine, a ako je vode premalo skuplja se [octena kiselina] koja ometa proces fermentacije. Fermentacija se odvija u dvije faze pri temperaturama od 10 do 40 stupnjeva celzijusa, a pri temperaturi 50-55 stupnjeva °C proces je znatno brži. Prva faza je faza kiselog vrenja, a druga metansko vrenje. Druga faza metanskog vrenja je mnogo sporija, a octena kiselina kao produkt prve faze koči rast metanogenih bakterija. Mikroorganizmi koji sudjeluju u procesu traže neutralnu okolinu (ph između 7 i 8,5). Na proces mogu negativno djelovati veće količine sulfata SO4, soli NaCl, bakra, kroma, nikla cijanida, deterđenta, amonijaka, kalcija i magnezija. Koncentraciju možemo smanjiti dodavanjem vode. Taj proces se odvija u [[fermentator| fermentatoru]], (digestoru) pri čemu se često na površini skuplja debeli sloj pjene. Nakon fermentacije dobiva se kvalitetno umjetno gnojivo s oko 2 % dušika, kvalitetnije od gnojiva upotrijebljenog za fermentaciju, zbog tog što se količina suhe tvari fermentacijom smanjuje, pa se povećava postotak dušika. Poznati su generatori bioplina iz stajskog gnojiva u Indiji, Kini, Austriji, Danskoj itd.

Kompanija ENTEC razvila je industrijske fermentatore velikog kapaciteta u kojima se sve automatski vrši. Masa se postepeno dodaje u fermentator koji ima stalno miješanje mase koristeći pritisak plina za pokretanje gibanja gnojnice. Ovo se postiže automatski preko jednog regulacijskog ventila. Kad je zatvoren gnojnica kroz uređaj za miješanje mase ide prema gore, a kad je regulacijski plinski ventil otvoren gnojnica naglo ide prema dolje i izaziva snažno miješanje staloženih čestica. Kako bi se fermentacija odvijala što prije, plin se na mjestu proizvodnje sagorijeva u turbinama koje pokreću el. generatore, a višak topline iz turbina se koristi za grijanje okolnih prostora, te samog fermentatora na temperaturu 50 do 55 stupnjeva celzijusa, što je najpogodnija temperatura za rad metanogenih bakterija.Na svaki metar volumena fermentatora može se dobiti od 0,15 do 0,2  m³ plina dnevno, ljeti. Ako fermentator nije dobro toplinski izoliran proizvodnja zimi se smanjuje. Biljne ostatke prije dodavanja potrebno je malo kompostirati da strune voštana pokožica koja usporava fermentaciju. Različite životinje proizvode različitu količinu biootpada.

Od travnate smjese se može po jednom kilogramu suhe tvari dobiti od 400 do 500 kg bioplina, što je dvostruko od količine koja se može dobiti iz gnojnice. Zato se danas najviše za proizvodnju bioplina u fermentorima koristi smjesa trave, energetskih biljaka, silaže i gnojnice, što se sve usitnjuje i miješa, te se tako pretvara u tekuću masu unutar različitih fermentatora.Kod fermentacije krutih bioloških otpadaka u fermentatoru kao što su drveni otpad, stelja stoke i sl. problem je to što mjehurići metana koji nastaju unutar komada otpada istiskuju vodu i otpatke čine lakšima od vode. To dovodi do dizanja takvih krutih čestica na površinu fermentatora, te se stvara sloj krutih čestica koje plivaju površinom fermentatora, sprječavaju vlaženje mase i usporavaju anaerobne procese stvaranja metana. Otpad od svinja zato je najlakše preraditi, dok se otpad stoke koja koristi stelju mora najprije muljačama pretvoriti u jednoličnu kašu, pa tek tada prepumpati u fermentator. Svinjska gnojnica često ima manje od 10 % suhe tvari pa je potrebno dodati biomasu koja ima više suhe tvari kao što je kokošji gnoj, piljevina, lišće i sl., a treba dodati i masu za poboljšanje odnosa ugljik - dušik. Kako bi ovaj odnos bio između 20/1 i 25/1 svinjskoj gnojnici je potrebno dodavati suhu travu, kukuruzovinu ili otpatke od raznog bilja. Količinu suhe tvari u svinjskoj gnojnici moguće je povećati i tako da se odvoje odvodni kanali ispod [pojilica] od odvodnih kanala za čišćenje, čime se razdvaja skoro čista voda koju svinje piju od gnojnice. Metan se može dobiti i fermentacijom masti i životinjskih otpadaka, te se usitnjene ili samljevene lešine mogu ubaciti u fermentator. Nakon fermentacije kosti padaju na dno te ih je potrebno povremeno mehanički ukloniti, ako prethodno nisu samljevene.

Bioplin se stvara i u lagunama za stočnu gnojnicu. Ovakav plin se može uhvatiti širokim plastičnim folijama koje su rubovima uronjene u gnojnicu. To se može postići tako da se na rubove folije prilijepe drvene grede koje su dovoljno lagane kako bi mogle plutati, a i dovoljno teške da rubove plastične folije drže ispod površine gnojnice. Plin se odvodi plastičnim cijevima koje prolaze ispod greda i rubova plastične folije, a otvor za ulaz plina se nalazi iznad površine gnojnice. Na površini se može stvoriti debeli sloj pjene, a usisni otvor za plin mora biti iznad toga sloja. Kod laguna je problem niska koncentracija krute tvari, često i ispod 5 % u odnosu na vodu. Zbog toga je proces stvaranja metana spor, a gnojnica je hladna. Proces se može donekle ubrzati ako se gnojnica zagrije, a to se može postići utiskivanjem zraka na dno gnojnice, čime se postiže brza oksidacija koja troši dio gnojnice, ali i diže temperaturu gnojnice. Time se ukupna količina proizvedenog metana smanjuje, ali se povećava brzina prerade gnojnice.

Osnovni razlog vrlo visoke zastupljenosti proizvodnje bioplina u razvijenim zapadnim državama koje nemaju vlastite [[nafta| nafte]] je korist koja se ostvaruje u ovoj djelatnosti. Zbog toga mnoge države sufinanciraju ovakve projekte i do 50 % u izgradnji, a subvencioniraju i kasniji otkup proizvoda. [[Porez na korist]] koju država ostvaruje u toku izgradnje često je veća od iznosa subvencije, pod uvjetom da su izvođači i isporučioci opreme domaća poduzeća. Izvođać plaća poreze državi, a i zaposlenici. Domaći dobavljači također plaćaju porez, a i njihovi zaposlenici također. Kad se sve to skupa zbroji porezna korist koja se vraća državi često je i veća od iznosa [[subvencije]] . Dodatna korist za državu je smanjenje stavke za pomoć nezaposlenima, pošto svi koji rade na izgradnji postrojenja i isporuci opreme ne traže socijalnu pomoć od države. Suprotan izračun porezne korisnosti je kad radove vrše strana poduzeća, te kad opremu i materijal isporučuju strani dobavljači. Postrojenja za proizvodnju plina najčešće se nalaze u ruralnim predjelima te na taj način država potiče proizvodnju u malim mjestima i stimulira ostanak stanovnika. Time se potiče ravnomjernija naseljenost teritorija i veći [[natalitet]], pošto je natalitet u malim mjestima uvijek veći nego u velikim gradovima. Postrojenja koja u selima proizvode električnu energiju priključena su na električnu mrežu na kraju niskonaponske mreže gdje su gubitci energije najveći a napon najniži. Ubacivanjem male količine energije u mrežu, na ovakvim mjestima, potiče se stabilnost sustava i smanjuju gubitci na el.električnoj mreži.

[[Kategorija:GorivaBiogoriva]]