A BIOMASSZA ENERGIA
Biomassza: biológiai eredetű szervesanyag-tömeg, egy biocönózisban
vagy biomban, a szárazföldön és vízben található élő és nemrég
elhalt szervezetek (növények, állatok, mikroorganizmusok)
testtömege; biotechnológiai iparok termékei; és a különböző
transzformálók (ember, állatok, feldolgozó iparok stb.) összes
biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke. Az ember
testtömegét nem szokás a biomassza fogalmába vonni. A biomassza
elsődleges forrása a növények asszimilációs tevékenysége.
Keletkezésének folyamata a produkcióbiológia fő témája. Ennek
felmérését szolgálta a Nemzetközi Biológiai Program (IBP)
világméretű akciósorozata, amelyben hazánk is részt vett.
A növényi biomassza a fitomassza, az állati biomassza a zoomassza.
A termelési-felhasználási láncban elfoglalt helyük alapján
a biomassza lehet elsődleges, másodlagos és harmadlagos. Az
elsődleges biomassza a természetes vegetáció, szántóföldi
növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, vízben élő
növények. A másodlagos biomassza az állatvilág, gazdasági
haszonállatok összessége, továbbá az állattenyésztés főtermékei,
melléktermékei, hulladékai. A harmadlagos biomassza a biológiai
eredetű anyagokat felhasználó iparok termékei, melléktermékei,
hulladékai, emberi települések szerves eredetű szerves hulladékai.
A biomassza hasznosításának fő iránya az élelmiszertermelés,
a takarmányozás, az energetikai hasznosítás és az agráripari
termékek alapanyaggyártása. Az energetikai hasznosítás közül
jelentős hasznosítási mód az eltüzelés, brikettálás, pirolizálás,
gázosítás és biogáz-előállítás.
Az
aerob biológiai szennyvíztisztításnál a mikroorganizmusok
rohamos elszaporodása megy végbe a rendelkezésre álló tápanyag,
a víz oxigén tartalma és a hőmérséklet függvényében. A biomasszát
az elpusztult mikroszervezetek testtömege képezi, amit ülepítéssel
vagy flotálással lehet eltávolítani (eleven-iszap).
A
biomassza-képződés oxigénmentes közegben anaerob mikroorganizmusok
(anaerob szervezetek) révén is végbemehet, de lényegesen kisebb
sebességgel. A biomassza képződés másik formája a főleg élővizekben,
(hűtővizekben) lejátszódó algavirágzás. Hazánkban 1981-83
között Láng István akadémikus vezetésével nagyszabású felmérés
történt a biomassza helyzetének és lehetőségeinek feltárására.
Az eredményeket 1985-ben publikálták, "A biomassza komplex
hasznosításának lehetőségei" címmel. Hazánkban évente
kb. 53 millió tonna szerves anyagot termelnek a vadon élő
és gazdasági növények (szárazanyagban), amelynek több, mint
fele melléktermék, illetve hulladék. Ezek hasznosítására igen
sok lehetőség kínálkozik: talajjavítás, trágyázás, energianyerés,
takarmányozás, biotechnológiai hasznosítás, kémiai átalakítás
(ipari nyersanyagként) stb. ezek jobb kiaknázása a következő
időszak kulcsfontosságú feladatai közé tartozik.
(Környezetvédelmi Lexikon)
Napjainkig
a tüzelőanyagok történelme lényegében a biotüzelőanyagok történelme
volt. Eltekintve a termálforrásoktól, a tengerpartokon illetve
a felszínre bukkanó szénrétegeknél talált széntől, a 17. századig
a biomassza volt az egyetlen hőforrás a Napon kívül. Ebben
az időben a világításban az állati és növényi olajok, valamint
a faggyú gyertyák égetése játszott nagy szerepet.
Az
egyik legkorábbi bioenergia a fa tüzelési célra hasznosítása
után, az igavonó állatok erejéből származott és még ma is
hasznosított energiaforrás, legnagyobb arányban a fejlődő
országokban, ahol leginkább a kis farmokon ez a legelérhetőbb
energiaforrás, 80-90%-ban Afrikában és Ázsiában ez a legjellemzőbb.
Ha
feltételezzük, hogy minden egyes állat napi 8 órát dolgozik,
100 napot egy évben, akkor a teljes energiatermelés, 90 TWH
vagy 320 PJ/év, csak egy kis töredéke a növények által közvetlenül
termelt energiának.
Az
ipari forradalom elején a fát felváltotta a szén. Az ipari
fejlődést általában három egymással ellentétes dologgal magyarázzák:
-
A növekvő
jólét a kívánt technikai innovációnak kedvező alapfeltételeket
biztosított. Ez vezetett a gépek növekvő használatához, amelyhez
a szén sokkal jobb üzemanyag volt, mint a fa.
-
A tudományos
találékonyság széleskörű technológiai változást eredményezett,
a fát felcserélő szénből származó energia hasznosításával.
A növekvő jólét csak egy következménye volt az iparosodásnak.
-
A népességnövekedés,
a szegénység és a fa növekvő ára késztette a szén előtérbe
kerülését, amely sokkal kisebb készletben állt rendelkezésre.
A külszíni szénkészletek hamar kimerültek, és szükségessé
vált a mélybányászata, illetve a víz mélyből történő kiszivattyúzása.
Nepál
és Etiópia összenergia szükségletét csaknem teljesen biomasszából
elégítik ki Kenyában 75%, Indiában 50%, Brazíliában 25%-ot
állítanak elő biomasszából.
A
fejlődő országok közel 4 milliárdos népességével több, mint
3 Gt (lég-szárított) biomasszát hasznosítanak évente. Az iparosodott
nemzetek esetében a bioüzemanyagok hasznosítása nem elhanyagolható,
a fejenkénti átlag 1/3 tonna/év, ami 3%-os elsődleges energia-fogyasztást
jelent.
A megújuló energiaforrások alkalmazásával foglalkozó kutatások
az 1970-es évek végén a második energiaár-robbanást követően
kezdődtek el. A kifejlesztett, korszerű nagyüzemi biomassza
tüzelési rendszerek az egyes országok agrártermelési, helyi
ipari, illetve kommunális szféráiban széles körben elterjedtek.
A bonyolultabb és költségesebb technológiák kifejlesztése
azonban megtorpant, mivel az energiaárak alacsony szinten
stabilizálódtak a nemzetközi piacon. Az elmúlt évtizedekben
azonban újra fokozottan előtérbe került a megújuló energiaforrásokat
hasznosító technológiák fejlesztése, a világszerte egyre nagyobb
gondot okozó környezetvédelmi problémák miatt. A fejlesztések
előtérbe-kerülésének másik oka a Nyugat-Európában termelésből
kivont termőterületek hasznosításának és a falusi lakosság
helyben tartásának célja volt. Jelenleg az európai agrár-ágazatok
hozzávetőleg 1,7 millió tOE megújuló energiát használnak fel,
melynek legnagyobb részét a tűzifa és az erdészeti, valamint
faipari melléktermékek teszik ki 1,2 millió tOE mennyiséggel,
ezen kívül a szalma 0,3 millió tOE közvetlen tüzeléssel történő
hasznosítása.
Egyes
források szerint az EU területének egy tizedét lehetne energetikai
rendeltetésű biomassza termelésre hasznosítani. Ez körülbelül
évi 80 millió tOE-nak felel meg, amely a régió jelenlegi villamos-energia
szükségletének 20 %-át fedezné. Európában a fa energetikai
célú felhasználása évi átlagban 2,3 %-os növekedést mutat.
Ausztria alternatív energia-hasznosítása igen jelentős.
Stájer tartományban a biomassza energetikai hasznosítása a
primer energiafelhasználáson belül 1980-ban még csak 7% volt,
míg a fosszilis energiahordozóké 79%. Ekkor még egyetlen biomassza
hasznosítású fűtőmű sem volt, 1985-ben pedig már 74 működött.
Az összes alternatív energia felhasználás 1992-ig 23%-os részarányt
ért el, és ezen belül a biomassza 15%-ot tett ki.
Bioenergia:
az élő szervezetekben és elhalásuk után a belőlük
származó szerves anyagokban lévő kémiai energia, amely a zöld
növények által, a fotoszintézis útján megkötött napenergiából
származik. A bioenergia a Föld legfontosabb megújuló energiaforrása.
Fontos eszköze az üvegházhatás csökkentésének, mert a 
semleges. A fosszilis
energiaforrások szintén bioenergia-eredetűek, de nem megújulóak.
Közelgő kimerülésük sürgeti a bioenergia racionálisabb és
széles körű felhasználását: biogáz fejlesztés, termikus konverzió,
cellulózbontás biokonverzióval, gázosítás és egyéb módszerek
segítségével. (Környezetvédelmi Lexikon)
A
Földön föllelhető élő anyag teljes tömege a nedvességtartalommal
együtt 2000 milliárd tonna. Néhány a biomassza mennyiségével
kapcsolatos adat az Open University alapján:
-
A szárazföldi
növények össz-tömege: 1800 milliárd tonna.
-
Az erdők teljes
tömege: 1600 milliárd tonna.
-
A világ népessége
(1993): 5,5 milliárd fő.
-
Az egy főre
jutó szárazföldi biomassza: 400 tonna.
-
A szárazföldi
biomasszában raktározott energiamennyiség: 25 000 exajoule,
3000 EJ/év (95TW).
-
A nettó évi
szárazföldi biomassza produkció: 400 000 Mt/év.
-
1 Exajoule
(EJ) = 1 millió megajoule.
-
1 Terawatt
(TW) = 1 millió megawatt.
-
Az összes
energiafogyasztás (minden fajtáját beleértve): 400 EJ/év (12TW).
-
Biomasszából
származó energiafogyasztás: 55 EJ/év (1,7 TW).
-
Táplálékból
származó energiafogyasztás: 10 EJ/év (0,3TW).
A
teljes napsugárzásnak csak kis része éri el a Föld felszínét,
és ennek csak a töredékét hasznosítják a növények a fotoszintézis
révén.
A
fotoszintézis azon folyamatok összessége, amelynek során a
növényi szervezetek és egyes baktériumok a fényenergiát kémiai
energiává alakítják, melynek segítségével szerves anyagot
termelnek.
-
A fotoszintézis során átalakított fényenergia adja
az energiát az egész élővilág energia-igényes folyamataihoz.
-
A Föld mai légkörének az összetétele a fotoszintetikus
folyamatok eredménye (teljes oxigéntartalma fotoszintetikus
eredetű, a fotoszintetikus úton asszimilált szén mennyisége
egyes becslések szerint eléri a 44 milliárd tonnát!)
A
zöld növények azon képessége, hogy a zöld színtestek és napfény
segítségével vízből, ásványi anyagokból, szén-dioxidból képesek
felépíteni saját szerves anyagaikat. Olyan redox folyamat,
melynek során egy elektrondonorról úgy jut át egy elektron
az akceptorra, hogy ahhoz a redoxpotenciál különbségek miatt
szükséges energiát a fény szolgáltatja.
A
fotoszintézis általános egyenlete:
ahol
a 
a hidrogén/elektrondonor,
az 
a hidrogén/elektronakceptor.
A
baktériumok kivételével a fotoszintetizáló szervezetek a redukálásához általában
a vizet használják. A folyamat során 
szabadul fel a víz oxidációja
miatt.
A
fotoszintézis konkrét egyenlete:
A
folyamatban az elektrondonor a 
,
míg az elektronakceptor a .
A
folyamat során szabadul
fel.
Egy
mol redukciójakor
112 Kcal szabad energiaváltozás lép fel, amely kémiai energia
formájában kötődik meg.
A
növényekben raktározott energia számos kémiai, fizikai átalakulási
folyamat során hasznosítódik a növényekben, a talajban, a
környező atmoszférában, az élőlényekben, míg végülis kisugárzódik
a Földről, alacsony hőmérsékletű hő formájában, kivéve persze
azt a részét, amely az idők folyamán tőzeggé, vagy fosszilis
energiahordozóvá alakul. E körfolyamat jelentősége számunkra
abban rejlik, hogy ha beavatkozunk és kizsákmányoljuk a biomassza
egy részét, abban az állapotban, amelyben kémiai energiaraktárként
létezik, egy energiaforrást nyerünk.
A
biotüzelőanyagok közé az energiaforrások széles skálája tartozik
a fa egyszerű elégetésétől a városi hulladékégető multi-megawattos
erőműig.
A
biotüzelőanyagok halmazállapota lehet: szilárd, folyékony
vagy gáz halmazállapotú, eredetét tekintve pedig szerves anyagokból,
ipari, mezőgazdasági, kommunális és háztartási hulladékokból
származó.
A
biomassza-energia hasznosításának az alapja az égés, amely
hőenergia felszabadulással járó folyamat. Az alábbi reakció-egyenlet
tartalmazza az égés folyamatának legfontosabb lépéseit, a
metán példáján keresztül. Minden egyes metán molekula egy
szén és négy hidrogén atomot tartalmaz, képlete: 
. Az égés során
a reakció partnere a kétatomos oxigén molekula: 
.
Minden
egyes metán molekula az égése során két oxigén molekulával
lép reakcióba:
Az
olaj, szén vagy más tüzelőanyagok még komplexebbek a metánnál,
de az égésük hasonlóképpen megy végbe.
A
3. táblázat néhány üzemanyag 
tartalmát
mutatja:
| Üzemanyag |
Atomok aránya |
Tömeg % |
 hő teljesítmény (kg)
|
| C |
H |
O |
C |
H |
O |
|
| Szén |
1 |
1 |
<0,1 |
85 |
6 |
9 |
120 |
| Olaj |
1 |
2 |
0 |
85 |
15 |
0 |
75 |
| Metán |
1 |
4 |
0 |
75 |
25 |
0 |
50 |
| Fa |
1 |
1,5 |
0,7 |
49 |
6 |
45 |
77 |
A 4. táblázat az üzemanyagok átlagos energia tartalmára vonatkozó
adatokat tartalmazza:
| Üzemanyag |
Energia tartalom |
|
|
|
| Fa
(20% nedvességtartalmú) |
15 |
10 |
| Papír
(újság kötegek) |
17 |
9 |
| Trágya
(szárított) |
16 |
4 |
| Szalma
(bálás) |
14 |
1,4 |
| Cukornád
(légszárított szár) |
14 |
10 |
| Háztartási
hulladék |
9 |
1,5 |
| Kommunális
hulladék (UK átlag) |
16 |
* |
| Fű
(frissen vágott) |
4 |
3 |
| Olaj
(petróleum) |
42 |
34 |
| Szén
(UK átlag) |
28 |
50 |
| Földgáz
|
55 |
0,04 |
*
Az anyag típusától függően változó.
A
világ negyedik legelterjedtebb energiaforrása a szén, a kőolaj
és a földgáz után a biomassza. A biomassza-energia fedezi
a felhasznált energia 14%-át világátlagban, míg a fejlődő
országokban 34%-át.
Biomassza
energiaforrásnak az alábbiak tekinthetők:
-
mezőgazdasági termények melléktermékei, hulladékai
(szalma, kukorica-szár/csutka, stb.)
-
energetikai célra termesztett növények (repce, cukorrépa,
különböző fafajok)
-
állati eredetű biomassza (trágya, stb.)
-
erdőgazdasági és fafeldolgozási melléktermék illetve
hulladék (fa apríték, nyesedék, forgács, fűrészpor, háncs,
stb.)
A
biomassza, mint energiahordozó jellemzői:
-
megújulása a fotoszintézisnek köszönhető
-
az energia tárolása az által valósul meg, hogy a fotoszintézis
során a növényekben létrejövő szerves anyagokban kémiai energia
formájában raktározódik el a napfény energiája
-
az energetikai hasznosítást úgy lehet megvalósítani,
hogy nem növeljük a légköri szén-dioxid mennyiségét
-
nagyban elősegíti az ásványkincsek megőrzését
-
jelentősen kisebb a káros anyag emisszió (
) a fosszilis energiahordozókhoz
képest
-
az élelmiszer-túltermelés következtében felszabaduló
földterületek reális alapot adnak a racionális hasznosításához
-
kedvező hatással van a vidékfejlesztésre, a munkahelyteremtésre
A
biomassza, mint energiaforrás a következőképpen hasznosítható:
1. Közvetlenül: - tüzeléssel,
előkészítés nélkül, vagy előkészítés után
2. Közvetve: - kémiai átalakítás után (cseppfolyósítás, elgázosítás),
folyékony üzemanyagként, vagy éghető gázként
- alkohollá erjesztés után üzemanyagként
- növényi olajok észterezésével biodízelként
- anaerob fermentálás után biogázként.
A
biomassza-energiahordozó kis- és közepes teljesítményű decentralizált
hő- és villamos energiatermelésre, valamint motorhajtóanyagként
hasznosítható viszonylag alacsony energiasűrűsége miatt.
Az
5. táblázat néhány biomassza-energiahordozó fűtőértékét és
energiahozamát mutatja (Kocsis, 1992.)
| Biomassza |
Nedvességtartalom % |
Biomassza-hozam t/ha |
Fűtőérték MJ/kg |
Nettó hőérték kgOE/ha* |
Nettó energia-hozam kgOE/ha* |
| Gabona
szalma |
10-15 |
1,5-3,5 |
15,3-16,2 |
0,29-0,31 |
435-1085 HE |
| Rizsszalma |
20-25 |
1,3-3,2 |
13,5-14,4 |
0,26-0,28 |
338-986 HE |
| Napraforgószár |
25-30 |
1,9-3,5 |
12,4-13,5 |
0,24-0,26 |
456-910 HE |
| Kukoricaszár |
30-40 |
3,5-5,5 |
10,2-12,4 |
0,19-0,24 |
665-1320 HE |
| Tűzifa |
15-25 |
2,0-2,5 |
13,5-15,3 |
0,26-0,29 |
520-725 HE |
| Erdei fahulladék |
25-30 |
1,5-2,0 |
12,4-13,5 |
0,21-0,23 |
311-451 HE |
| Erdei
faapríték |
25-35 |
8,0-9,0 |
11,3-13,5 |
0,22-0,26 |
1760-2610 HE |
| Repceolajmag |
- |
1,0-1,5 |
35,6-36,8 |
0,85-0,88 |
850-1320 HA |
| Repceszalma |
10-15 |
3,0-4,0 |
15,3-16,2 |
0,29-0,31 |
870-1240 HE |
| Bioethanol |
- |
1,5-3,5 |
25,1-27,2 |
0,60-0,66 |
900-2275 HA |
*
Hatásfok: 80%; HE – Hőenergia; HA – Hajtóanyag
A
biomassza energetikai célú hasznosítására elsősorban a hagyományos
agrártermelési ágazatokban keletkező mező- és erdőgazdasági
melléktermékek és hulladékok hasznosításának, az energetikai
erdőgazdaság (energiaerdők) és az energetikai célú növénytermesztés
(energianövények) keretén belül van lehetőség. Ezen források
hasznosítására hazánkban reális lehetőségek kínálkoznak. A
fejlett ipari országokban az élelmiszer-túltermelés következtében
felszabaduló földterületek igen jól hasznosíthatóak energiaerdők
telepítésére, vagy energianövények termesztésére, és az adott
térség munkanélküliségből adódó problémáit is enyhíti. Ilyen
módon egy megújuló energiaforrás termelése történik, az energiahordozókra
kiadott pénz a térségben marad, és annak további fejlődését
szolgálja.
Az
élelmiszertermelésből kivont szántóterületek aránya a fejlett
ipari országokban eléri a 20%-ot. Magyarország EU csatlakozása
esetén 50 000 - 1 000 000 ha termelésből kivont termőfölddel
lehet számolni.
Az
alternatív energiaforrások hasznosítása egyre fontosabb feladatunk
lesz, hiszen hazánk is csatlakozott a Rioi Egyezményhez, amelyben
a tagországok arról nyilatkoztak, hogy a -
emissziót 2000-ig az 1990. évi szintre csökkentik, majd szinten
tartják.
Hazánkban
a megújuló növényi biomassza mennyisége szárazanyagban kifejezve
a fő- és melléktermékekkel együtt 55-58 millió tonna. Energetikai
célra - megfelelő körülmények között - 6-8 millió tonna szerves
anyag lenne hasznosítható (minimálisan pedig 3-4 millió t)
a 25-26 millió t mezőgazdasági, valamint 1-2 millió t erdőgazdasági
melléktermékből. Ahhoz, hogy ez a hasznosítás nagyobb arányú
illetve hatékonyságú legyen, megfelelő ökológiai, gazdasági
és műszaki feltételeknek kell rendelkezésre állniuk. A hasznosítható
6-8 millió t biomassza teljes energiakészlete kb. 1,5-2,0
millió tOE-re tehető.
500
000 ha energia erdő 0,8-1,0 millió tOE bio-tüzelőanyagot,
300-400 000 ha bio-hajtóanyag termelőképessége hosszú távon
0,5-1,0 millió tOE-t is elérhet. Magyarországon az energia-mérlegben
a tűzifa 0,32 millió tOE értékkel, az egyéb biomassza energiaforrások
kb. 0,1 millió tOE értékkel szerepelnek, és az ország összes
energiafelhasználásának alig több, mint 0,14%-át tették ki
a 90-es évek elején. (KOCSIS et al., 1993).
A 6. táblázat az évenként keletkező fontosabb mező- és erdőgazdasági
melléktermékek mennyiségét mutatja, terményenkénti bontásban.
(GOCKLER, 1994)
| Melléktermék |
Termelt
millió t/év |
Eltüzelhető
millió t/év |
Betakarítási
nedvességtartalom % |
Tárolási
nedves-ségtartalom % |
Fűtőérték
MJ/kg |
Energiaegyenérték
millió
tOE |
| Bálázott
szalma |
4,5-7,5 |
1,5-2,0 |
10-20 |
13-15 |
13,5 |
0,5-0,6 |
| Kukoricaszár |
10,0-13,0 |
3,0-4,0 |
40-65 |
22-43 |
13,0 |
0,9-1,2 |
| Kukoricacsutka |
1,0-1,2 |
0,4-0,6 |
30-40 |
12-20 |
13,5 |
0,1-0,2 |
| Napra-forgószár |
0,4-1,0 |
0,3-0,4 |
30-40 |
18-25 |
11,5 |
0,08-0,1 |
| Nyesedék,
venyige |
1,0-1,2 |
0,5-0,7 |
30-45 |
15-20 |
14,8 |
0,2-0,3 |
| Fahulladék |
1,0-1,5 |
0,5-0,7 |
20-45 |
15-25 |
15,0 |
0,2-0,3 |
| Összesen |
17,9-25,4 |
6,2-8,4 |
- |
- |
- |
1,98-2,7 |
A
mező- és erdőgazdaság évente igen nagy mennyiségű mellékterméket
produkál, ami a táblázat adataiból jól kivehető. Ezen melléktermékeket
számos célra lehet felhasználni, mint például talajerő visszapótlásra
a növénytermesztésben, az állattartásban, ipari felhasználásban,
illetve energiatermelésre. Ma sajnos a keletkező mennyiség
10%-át sem használják fel tüzelési/energiatermelési célra.
Energiatermelésre
a gabonaszalma és a fahulladék a legalkalmasabb, a kukorica-
és a napraforgószár csak nehezen hasznosítható energetikai
célra, de annál alkalmasabb talajerő visszapótlásra. A gyümölcsfa
ültetvényeken keletkező igen nagy mennyiségű nyesedék hasznosítására
alig-alig kerül sor, általában energiapazarló és környezetszennyező
módon elégetik, noha aprítására és tüzelésére megfelelő berendezések
állnak már rendelkezésünkre.
Az
erdőgazdaságban az összes kitermelt faanyag 22%-a tekinthető
mellékterméknek. A nettó fakitermelés 41%-a tűzifa, és az
59%-a ipari fa. Az ipari fa feldolgozása, megmunkálása során
szintén nagy mennyiségű melléktermék, hulladék keletkezik,
amelyet szintén jól lehetne energetikai célokra hasznosítani.
A keletkező faforgácsot, fűrészport, fakérget szárítása után
brikettálják, amely aztán könnyen hasznosítható. A fakitermelés
melléktermékeit is csak részben hasznosítják energiatermelési
célra, vagy lakossági igényeket elégítenek ki vele, vagy faaprítékként
használják fel, illetve eladják. KACZ-NEMÉNYI, (1998.) szerint
250-300 000 t fakitermelési és feldolgozási hulladék, illetve
melléktermék hasznosítására lenne hazánkban lehetőség, amely
90 000 tOE-et jelenthetne.
Az
energetikai célú növénytermesztés irányulhat alternatív motorhajtóanyag-termelésre
(alkohol, repce-metil-észter stb.), tüzelőanyag előállításra
(biobrikett, energiaerdő, repceolaj).
A
biomassza termelésének nettó hő-energia hozama a mezőgazdasági
és az erdészeti melléktermékek esetében mintegy 0,3-1,3 tOE/ha
között, míg az e célra létesített energiaerdők esetében 1,7-2,6
tOE/ha között változik (KOCSIS et al., 1993).
Az
energetikai célú növénytermesztésnek KACZ-NEMÉNYI, (1998.)
szerint számos akadálya van:
a.)
Nehéz termelői-társadalmi elfogadtatás.
b.)
Feldolgozó módszerek nehéz beilleszthetősége a meglévő agrártechnológiákba.
c.)
Az átalakító berendezések kis energetikai hatásfoka.
d.)
Az átalakítás gyenge energetikai input/output hatékonysága.
e.)
A biomassza hasznosításának nagy a beruházási igénye.
Energetikai
hasznosítás céljából az alábbi növények jöhetnek számításba:
a.)
Különböző fafajok (nyár, fűz, akác).
b.)
Magas cukortartalmú haszonnövények (cukorcirok, cukorrépa).
c.)
Magas olajtartalmú növények (napraforgó, repce, szója).
A
magas olaj-, illetve cukortartalmú növények a hagyományos
növénytermesztési technológiákkal termeszthetők, míg az energiaerdők
telepítése, gondozása, letermelése különbözik a hagyományos
erdőgazdasági hasznosítástól.
Az
energiaerdők telepítésének az a célja, hogy a lehető legrövidebb
idő alatt, a lehető legkisebb költségekkel állítsanak elő
jól égethető tüzelőanyagot. Telepítésük elsősorban a termelésből
kivont, kevésbé jó termőképességű területeken történhet.
Hazánkban
az energiaerdők telepítése szempontjából a nyár, fűz, juhar,
éger, akác jöhet szóba, melyek közül az akácot tekintik a
legalkalmasabbnak, hiszen fiatal korában gyorsan nő, jól sarjadzik,
kicsi a nedvességtartalma és nedvesen is jól tüzelhető.
A
Dániában és Svédországban történt energiaerdőkkel kapcsolatos
kísérletek során fűzfa telepítvényeket vizsgáltak, ahol 20
000 db/ha egyedsűrűségben ültették a klónokat, és három évente
termelik le. A telepítés várható élettartamát 30 évre, vagyis
10 letermelésre becsülik. Más külföldi, nyárfákkal végzett
kísérletekkel hektáronként 10-13 t szárazanyagot értek el,
háromnyomású, hétéves rotációval. A hazánkban végzett kísérletek
eredményei igen változóak, fafajtól, vágásfordulótól függően
3,5-20 t/ha szárazanyagot kaptak. MAROSVÖLGYI (1996) szerint
hazánkban 12t/ha/év szárazanyag (200-220 GJ/ha évi energia-hozam)
tervezhető a hagyományos fajokkal.
A
fa fűtőértéke függ:
-
a víztartalmától (minél nagyobb a víztartalma, annál kisebb
a fűtőértéke)
-
a fafajtól (sűrűségtől)
Minél
több vizet tartalmaz a fa, a fűtőértéke annál kisebb lesz,
mivel az égési folyamat alatt párolog el a víz, és a víz párolgásához
hő szükséges.
A
biotüzelőanyagok elégetése ritkán történik eredeti formájukban,
fajtától függően előkezelést igényelnek, például: darabolás
(aprítás, őrlés, szecskázás), tömörítés (bálázás, pogácsázás,
pelletálás). A brikettálást, valamint a pelletálást általában
szárítás követi, hiszen a biotüzelő anyagok víztartalma magasabb
a technológia által megköveteltnél (20% alatt kell lennie).
A
mezőgazdasági és erdészeti melléktermékek könnyű szállításához,
hasznosításához szükség van kisebb-nagyobb tömörítésre.
A
tömörítvényeknek két fő fajtáját különböztetjük meg:
Pellet:
10-25 mm átmérőjű tömörítvény.
Biobrikett:
50 mm, vagy annál nagyobb átmérőjű, kör, négyszög, sokszög
vagy egyéb profilú tömörítvények, amelyeket mező-, erdőgazdasági
melléktermékekből állítanak elő. Brikettet dugattyús és csigás
présekkel állítanak elő.
Általában
kötőanyag felhasználása nélkül készítik. Gyakran célszerű
a különböző melléktermékek összekeverése a szilárdság növelése
érdekében, például a szalma briketthez fűrészpor, fenyőfakéreg.
Brikettálni csak a 10-15% nedvességtartalmú alapanyagokat
lehet, tehát ha a tömörítendő anyag nagyobb nedvességtartalmú,
szárítást igényel.
Előnyei:
a.) Fűtőértéke a hazai barnaszénnek felel meg (15
500 - 17 200 kJ/kg), de azoknál tisztább.
b.) A szén 15-25%-os hamutartalmával szemben csak
1,5-8% hamut tartalmaz, melyet talajerő visszapótláshoz lehet
használni.
c.) Kéntartalma maximálisan 0,1-0,17%,
amely a szén kéntartalmának 15-30-ad része.
Hátránya, hogy nedvesség hatására szétesik, de nedvességtől
gondosan elzárt helyen korlátlan ideig tárolható.
A
7. táblázat a különböző melléktermékekből készült biobrikett
főbb fizikai jellemzőit tartalmazza (JANZSÓ, 1989):
| Alapanyag |
Sűrűség kg/ |
Nedvességtartalom % |
Fűtőérték MJ/kg |
Hamutartalom % |
| Búzaszalma |
1130-1370 |
6,3 |
15,42 |
8 |
| Szójaszalma |
1310-1350 |
8,7 |
14,87 |
6,5 |
| Kukoricaszár
|
1290-1310 |
6,2 |
15,49 |
6 |
| Napraforgóhéj |
1010-1300 |
7,1 |
17,22 |
3,6 |
| Fűrészpor, faforgács |
920-1110 |
6,1 |
16,84 |
1,4- |
A
mező- és erdőgazdasági melléktermékek tüzelőberendezései hazánkban
az 1980-as években terjedtek el, így 1993-ban 50 kW-4MW hőteljesítmény
határok között már 500 ilyen berendezés működött.
A
tüzelőberendezések főbb részegységei KACZ - NEMÉNYI alapján:
-
tüzelőanyag tároló a kitároló szerkezettel,
-
tüzelőanyag-szállító rendszer,
-
tüzelőanyag- és levegőadagoló rendszer,
-
hőcserélő (kazán),
-
hamu/salak eltávolító berendezés,
-
füstgáz elvezetés (kémény),
-
szabályozó és védelmi berendezés.
A
növényi eredetű biomasszából előállított folyékony energiahordozók
alkoholok, zsírok és olajok lehetnek, melyeket az alábbi módokon
lehet hasznosítani:
a.)
motorhajtóanyagként,
b.)
hidraulika- és fékfolyadékként,
c.)
kenőolajként,
d.)
tüzelési célokra,
e.)
vegyipari és élelmiszer-ipari alapanyagként.
Ezen
energiaforrások tüzelési célokra történő alkalmazása még nem
jelentős, pedig a fosszilis energiahordozók részbeni kiváltásánál
jelentős szerepet játszhatnak, legfőképpen a növényi olajok.
Motorhajtóanyagként
az alkoholok és a növényi olajok felhasználhatók:
a.)
nyers formában,
b.)
vegyi átalakítás után,
c.)
hagyományos hajtóanyagokhoz keverve,
d.)
adagolva.
Az
alkoholok közül az etil-alkohol (etanol) motorikus célú felhasználása
a világon sok felé elterjedt. Az etil-alkohol előállítása
nagy cukor-, keményítő- vagy cellulóz tartalmú növényi biomasszából
történhet fermentáció vagy hidrolízis és fermentáció kombinációja
utáni folyamatos desztillációval.
Brazíliában
a cukornádból, az USA-ban kukoricából állítanak elő igen nagy
mennyiségben etanolt.
Magyarországon
a magas olajtartalmú növények közül az őszi káposztarepcéhez
vannak alkalmas ökológiai adottságú területek, főleg Nyugat-Magyarországon.
E növény termesztéséhez hazánkban minden feltétel adott, és
a kinyerhető repceolaj nemcsak üzemanyagként, hanem kenő-,
hidraulikaolajként, valamint tüzelőolajként is hasznosítható.
Az
ipari alkohol előállítására a cukorrépa, édes cirok, kukorica,
kalászos gabonafélék és a burgonya a legalkalmasabb. Cukorrépából
és cukorcirokból 3000-3500 l/ha, kukoricából 2000-2500 l/ha,
burgonyából mintegy 2000 l/ha, kalászos gabonákból 1000-2000
l/ha, alkohol állítható elő.
Az
etanol energiatartalma kisebb, mint a benziné, így azonos
teljesítmény elérése érdekében 25-50%-kal többre van szükség.
Így a tisztán etanollal üzemeltetett gépkocsi motorok üzemanyagtartályának
nagyobbnak kell lennie, növelt paraméterekkel kell rendelkezniük
a keverékképzésben résztvevő szerkezeti elemeknek. A benzinhez
kevert etanollal kedvező tulajdonságú üzemanyag nyerhető,
hiszen nő a keverék oktánszáma és oxigéntartalma, így javulnak
az égés feltételei. 5-15% etanol hozzáadásával kapják a motalco,
gasohol nevű üzemanyagokat, Brazíliában a 20-22% alkoholtartalmú
benzint is használják.
A
metilalkohol (metanol) is alkalmas motor-hajtóanyagnak, maximum
15%-ban hagyományos hajtóanyagokhoz hozzáadható komponensként,
benzinhez történő keverésnél elegyedési problémák merülnek
fel, ezért etilalkoholos, metanolos benzinkeverék készítése
a szükséges.
A
repce magja 38-45% olajtartalmú. Németországban hektáronként
3 tonnát tudnak termelni, ami 1,3 t olajat ad. A repcemagból
az olajnak a felét mechanikusan préselik ki, majd a maradék
olajat a felaprított pogácsákból oldószerrel (n-hexán) kivonják,
a hulladékban mindössze 0,5-2% mennyiségű olaj marad.
A
növényi olajok hasznosításának hátrányai:
a.)
nagyobb lobbanáspont (nehezebb gyújtás)
b.)
nagy viszkozitás (rossz porlaszthatóság)
c.)
kokszosodási hajlam
Ezeken
a tulajdonságokon kémiai átalakítással lehet javítani (repceolaj
zsírsavainak metanollal történő átészterezésével repcemetilészter,
RME nyerhető). A németországi olajütő malmok feldolgozási
kapacitása 1000-3000t/h között mozog, míg az évi feldolgozási
kapacitás kb. 3,7 millió tonna. Egy hektárnyi repce terméséből
1300 l repceolaj, ennek átészterezéséből 1375 l RME kapható,
melléktermékként 1774 kg, 30% fehérjetartalmú repcepogácsa
nyerhető, ami takarmányként hasznosítható.
A
repceolaj-metilészter, valamint a napraforgó-metilészter előállításakor,
mint ismeretes számottevő melléktermékként glicerin keletkezik.
A vegyileg tisztított glicerint széleskörűen felhasználják:
a.) szilárd fűtőanyagnak (20% glicerinnel fűrészforgácsot
kevernek össze és briketté sajtolják)
b.) trágyának (trágyalével keverik össze)
c.) semlegesítéssel tisztítják, majd mikrobás cukrosítással
és erjesztéssel, desztillálással etanol nyerhető.
A
különböző glicerin származékokat számos célra tudják hasznosítani
(KACZ-NEMÉNYI, 1998).:
|
a.)
kozmetikumok
b.)
fogkrémek
c.)
gyógyszerek
d.)
tápanyagok
e.)
lakkok |
f.)
műanyagok
g.)
műgyanta
h.)
dohány
i.)
robbanóanyagok készítésében
j.)
cellulóz feldolgozásban |
A
repce olajtartalmának kinyerésére ma már korszerű berendezések
állnak rendelkezésre, amelyek 90%-ot is meghaladó olajkinyerést
biztosítanak. (Az egyik legalkalmasabb berendezés a KOMET
csigás prés). Ezek a prések 2-5 kg mag/óra teljesítménytől
a 70-100 kg/óra teljesítményig állnak rendelkezésre. A csigás
prés által kinyerhető olaj igen tiszta, szennyező anyagot
elhanyagolható mértékben tartalmaz, 24 órás ülepítéssel ez
a kis százalék is eltávolítható.
Hazánkban
a termesztett repce igen alacsony termésátlagú. Gyenge minőségű,
homokos területen 1,5-1,7 t/ha, de kedvezőbb területeken sem
éri el a 3 t/ha-os termésátlagot.
Növényi
olaj előállításával kapcsolatos kísérleteket a Bácska és Duna
melléki Mezőgazdasági Szövetkezetek végeztek, 2,5 t/ha átlagot
véve 37%-os olajtartalom mellett egy hektár területről 832
kg (990 l) repceolaj, ezentúl 1660 kg 30% fehérjetartamú repcepogácsa
állítható elő.
A
biomassza energetikai célokra történő hasznosításának előnyei:
a.) Kén-dioxid kibocsátás csökkenése. A tüzelési célokra
hasznosított biomassza kéntartalma minimális általában 0,1%
alatt van.
b.) Kisebb mértékű korom-kibocsátás.
c.) Policiklikus aromás szénhidrogének kibocsátásának
csökkenése.
d.) A szén-dioxid kibocsátás nullának tekinthető,
hiszen az elégetett üzemanyag által az atmoszférába jutó szén-dioxid
mennyiséget az előző évben kötötte meg fotoszintézise során
a termesztett magas olajtartalmú haszonnövény. A termelés,
begyűjtés, előkészítés, valamint a szállítás során azonban
van bizonyos mértékű szén-dioxid kibocsátás.
A
táblázat néhány tüzelőanyag emissziós értékét tartalmazza
(Kocsis, 1993.):
| Tüzelőberendezés |
A füstgáz oxigén tartalma térfogat % |
Emissziós határértékek |
| CO g/m3 |
Por mg/m3 |
Szerves C mg/m3 |
NOx mg/m3 |
| Fatüzelés: |
|
|
|
|
|
| 15-50 kW |
13 |
4,0 |
150 |
* |
* |
| 50-150 kW |
13 |
2,0 |
150 |
* |
* |
| 150-500 kW |
13 |
1,0 |
150 |
* |
* |
| 0,5-1,0 kW |
13 |
0,5 |
150 |
* |
* |
| 1,0-5,0 kW |
11 |
0,25 |
150 |
50 |
500 |
| 5,0-50 kW |
11 |
0,25 |
50 |
50 |
500 |
| Szalmatüzelés: |
|
|
|
|
|
| 15,0-100 kW |
13 |
4,0 |
150 |
* |
* |
| 0,1-5,0 MW |
11 |
0,25 |
150 |
50 |
500 |
| 5,0-50 MW |
11 |
0,25 |
50 |
50 |
500 |
| Terménytüzelés: |
|
|
|
|
|
| Őszi búzaszalma |
9,4 |
214 |
240 |
4 |
270 |
| Kaszált széna |
8,3 |
282 |
485 |
2 |
170 |
| Határérték (TA-Luft) |
- |
250 |
500 |
50 |
150 |
e.) Azon országok számára, amelyek a kőolaj igényüket
exportból fedezik, más országoktól való függőségüket ezúton
tudnák csökkenteni.
Hátrányok:
a.) Nagyobb nitrogén-oxid kibocsátás (valószínűleg
a levegő nitrogénjéből keletkezik a magasabb hőfokon történő
égés következtében).
b.) Az RME hosszabb idő után megtámadja a lakk-réteget,
de ez a megfelelő lakkfajta magválasztásával kiküszöbölhető.
c.) Egyelőre nincs rá állami támogatás.
A
biomassza eredetű energiaforrások hasznosításakor arra kell
törekedni, hogy:
a.) a melléktermékek, hulladékok hasznosítása keletkezési
formájukban történjen a nagyobb költségek elkerülése érdekében,
b.) az eltüzelés előkészítése csak a legfontosabb
lépéseket tartalmazza, pl. darabolás, bálázás
c.) a szállítás ne történjen túl nagy távolságokra.
A
szilárd biomassza elégetésekor jelentős hamu keletkezik, ami
káliumtartalmánál fogva talajerő-visszapótlásban hasznosítható.
(A szén égetéséből származó hamu magas kén tartalma miatt
nem alkalmas ilyen célokra.)
A
káros anyag emisszió nagymértékben függ a tüzelőberendezés
méretétől, üzemétől (gépi táplálású berendezéseknél jobbak
a mutatók), a teljesítmény-kihasználás fokától.
A
8. táblázat különböző a biomasszafajták műszaki jellemzőit
mutatja (Kocsis et al., 1993)
| Biomassza |
Kémiai összetevők % |
Fűtő-érték MJ/kg |
Illóanyag % |
Hamu % |
|
C |
H |
O |
N |
S |
| Búzaszalma |
45 |
6,0 |
43 |
0,6 |
0,12 |
17,3 |
74 |
6,0 |
| Kukoricaszár |
|
|
|
|
|
17,5 |
76 |
3,5 |
| Fa |
47 |
6,3 |
46 |
0,16 |
0,02 |
18,5 |
85 |
0,5 |
| Kéreg |
47 |
5,4 |
40 |
0,4 |
0,06 |
16,2 |
76 |
9,0 |
| Fa
kéreggel |
47 |
6,0 |
44 |
0,3 |
0,05 |
18,1 |
82 |
0,8 |
| Repceolaj |
77 |
12,0 |
11 |
0,1 |
0,0 |
35,8 |
100 |
0,0 |
| Etanol |
52 |
13,0 |
25 |
0,0 |
0,0 |
26,9 |
100 |
0,0 |
| Methanol |
38 |
12,0 |
50 |
0,0 |
0,0 |
19,5 |
100 |
0,0 |
A
mezőgazdasági termék-előállítás folyamataiban keletkező anyagokból
gáz halmazállapotú energiahordozók is előállíthatók.
Biogáz-előállítás: kevert kultúrával - alapvetően két lépésben, savtermelő
baktériumcsoport közreműködésével - végzett anaerob eljárás
(anaerob lebontás). Az első lépésben a savas erjedés során
a komplex szerves savakra lebontó mikroorganizmusok fejtik
ki hatásukat. A második lépésben további baktériumcsoport
ezeket az anyagokat bontja szén-dioxiddá, metánná és egyéb
gázokká. A folyamat végeredménye a döntően metánból és szén-dioxidból
álló, energetikai célokra hasznosítható biogáz. A visszamaradó
melléktermék a kirothasztott iszap, melyet szerves trágyaként
használnak fel. E kétlépcsős folyamatot költségcsökkentési
okokból leginkább egy reaktorban valósítják meg, azonban az
eljárás hatásfoka növelhető és szabályozhatósága is javul
akkor, ha a savas és a metános bontási lépést külön reaktorban
hajtják végre. A módszert már Magyarországon is alkalmazzák
a szennyvíztisztító telepeken a szennyvíziszap, valamint a
mezőgazdaságban a hígtrágyák kezelésére, ill. az élelmiszer-ipari
(pl. cukoripar) szennyvizek tisztítására. (Környezetvédelmi
Lexikon)
Biogázkinyerő
kút:
a rendezetten lerakott hulladékrétegbe függőlegesen telepített,
alkalmasan kiképzett, rendszerint műanyagból készített perforált
cső, amely a mélyebb rétegekben keletkező biogáz kinyerését
teszi lehetővé. (Környezetvédelmi Lexikon)
Biogáz-termelés
hulladéklerakón:
a települési hulladékokat befogadó rendezett lerakóhelyen
döntően anaerob körülmények között végbement biodegradáció,
amelynek eredményeképpen metánban dús biogáz keletkezik, amit
a hulladékba vízszintesen vagy függőlegesen elhelyezett gázkinyerő
csövek segítségével termelnek ki. A megszívott gyűjtőhálózat
segítségével kitermelt biogázt tisztítást követően energetikai
célra hasznosítják. Az eljárást Magyarországon is (pl. a soproni
rendezett lerakóhelyen) alkalmazzák. (Környezetvédelmi
Lexikon)
Biodegradáció: az az aerob vagy anaerob folyamat,
amelynek során a talaj szaprofita mikroszervezetei feltárják,
és a növények számára ismét felvehető szervetlen állapotba
hozzák azokat a biogén elemeket, amelyek részt vesznek a szerves
anyagok felépítésében, az energia raktározásában és transzportjában.
A biodegradáció a szervesanyag-produkció szakadatlanságát
biztosítja, mivel csak a holt szervesanyag degradációja és
az ökoszisztémán belül az elemek körfogása teszi lehetővé
a korlátozott mértékben rendelkezésre álló elemek maximum
kihasználását. Biotranszformációk körébe tartozó komplex fizikai,
kémiai és biológiai folyamatok összessége végén a szerves
anyagcseretermékek helyett is szervetlen vegyületek keletkeznek,
a folyamatot mineralizációnak nevezzük. A biodegradáció sebessége
nagy mértékben függ a molekulaszerkezettől (policiklusos és
halogénezett vegyületek rendkívül nehezen bomlanak), a környezeti
tényezőktől és az adott vegyület lebontására képes enzimekkel
rendelkező mikroorganizmusok mennyiségétől. A biodegradáció
mértéke határozza meg egy adott ökoszisztémán belül az elemek
körforgalmának sebességét. Tanulmányozása különös jelentőséggel
bír a hulladékok kezelésében és ártalmatlanításában, a környezetszennyezések
biológiai úton történő eltávolításában. A folyamatot széles
körben alkalmazzák a szerves települési és termelési hulladékok
komposztálásakor, a szennyvizek biológiai kezelése (tisztítása)
során, valamint szerves komponenseket tartalmazó szennyezett
levegő tisztításakor. (Környezetvédelmi Lexikon)
A
gáznemű energiahordozók két fajtája:
-
biokémiai (anaerob fermentációs) eljárások eredményeként képződő
biogáz
-
termokémiai (pirolitikus és gázosítási) folyamatokban keletkező
gázok.
Biogáz: Szerves anyagok anaerob bomlásakor, illetve a biomassza
zárt térben való elgázosításakor (erjesztés, rothasztás) baktériumok
közvetítésével fejlődő gáz. Összetétele kb. 30% szén-dioxid
és 70% metán. Sertés hígtrágyából fejlesztett biogáz égéshője
kb. 23.000 
. Spontán keletkezik,
sőt meg is gyullad mocsarakban, lápokban (“lidércfény”), trágyakazlakban,
szeméttelepeken. A nyersanyag lehet kommunális hulladék, mezőgazdasági
vagy erdőgazdasági melléktermék. Egy kommunális hulladékból
60-300 biogáz termelhető. A
biogáz-fejlesztés után visszamaradó erjesztett trágyát biotrágyának
(biohumusz) nevezik, ami teljes értékű, jól kezelhető, szagtalan,
kertek, parkok trágyázására jól használható anyag. Mesterségesen
a 19. sz. eleje óta állítják elő. Az első biogáz generátort
Indiában helyezték üzembe, 1856-ban. Azóta világszerte (főleg
Ázsiában) sok millió hasonló működik, többségük “családi”
méretű, de vannak nagyüzemi, „erőmű” jellegű biogáz-telepek
is, amelyek egész városokat látnak el energiával. Az első
biogáz-előállító üzemet 1959-ben létesítették az USA-ban.
A biogáz közvetlenül is felhasználható fűtésre, főzésre (a
földgázhoz hasonlóan és ugyanazokkal a berendezésekkel) vagy
elektromos energia termelésére, illetve járművek hajtására,
robbanómotorok üzemanyagaként. A biogáz-generátorba mindenféle
szerves hulladék, trágya, konyhai és élelmiszeripari hulladék,
vágóhídi és kommunális szennyvíz, mezőgazdasági hulladék konvertálható
biogázzá. A biogáz képződése közben a patogén szervezetek
elpusztulnak, ami közegészségügyi szempontból igen jelentős.
A visszamaradó komposzt minden értékes ásványi anyagot megőriz,
és kitűnő szerves trágyaként használható. Hazánkban is működik
néhány biogáz reaktor, a „családi” méretű hazai típus fejlesztése
folyik. Magyarországon az eddig készült biogáz-fejlesztők
nagy része még kísérleti konstrukció, és kb. 1 
vagy ennél kisebb kapacitású.
A becslések szerint a világon működő mintegy 9 millió biogáz
fejlesztőből 7,2 millió Kínában van. A jövő energiaforrásának
lényeges alapja lehet a biogáz, ami rendkívül környezetkímélő,
és fontos szerepet tölthet be az organikus mezőgazdaságban
(szerves trágya visszapótlás). (Környezetvédelmi Lexikon)
A
biogáz - mely a két fenti energiahordozó közül a jelentősebb
- előállítása történhet elsődleges és másodlagos biomassza-forrásokból,
vagyis a növényi fő- és melléktermékekből, valamint bármilyen
természetes eredetű szerves anyag (szerves trágya, fekália,
élelmiszer-ipari melléktermékek, hulladékok, háztartási hulladékok,
kommunális szennyvizek és iszapjaik) egyaránt történhet.
Termelésének
alapfeltétele a szerves anyag, a levegőtől elzárt környezet,
valamint metánbaktériumok jelenléte. Ilyen körülmények között
a metánképződés spontán is végbemegy. Az intenzív biogáz-termeléshez
azonban állandó és kiegyenlített hőmérséklet, folyamatos keverés,
kellő mértékben aprított szerves anyag, metanogén és acidogén
baktériumok egymással szimbiózisban tevékenykedő törzseinek
megfelelő aránya is szükséges.
Biomasszából
biogázt mezofil és termofil zónában történő erjesztéssel lehet
nyerni.
A
mezofil hőfokú rendszer jellemzői:
-
napos átfutási idő,
-
C hőmérséklet,
-
kóros véglényekben szegény,
-
viszonylag egyöntetű alapanyagból, nagyobb hely- és gázfelhasználási
lehetőségek esetén célszerű használni.
A
termofil hőfokú rendszer jellemzői:
-
napos átfutási idő,
-
C hőmérséklet,
-
káros kórokozók fordulnak elő benne,
-
gyors,
-
nagy energiaveszteséggel jár.
A
biogázképződés során a szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekre
bomlanak (savas fázis), majd szétesnek alkotóelemeikre, metán
gázra (kb. 60-70%) és szén-dioxidra (kb. 30-40%), illetve
a kiinduló anyagoktól függően különböző elemekre (H, N, S
stb.) (metanogén fázis).
A
biogáz összetétele és fűtőértéke nagymértékben függ a kiindulási
szerves anyagtól és az alkalmazott technológiától.
A
termelt gáz felhasználásánál arra kell törekedni, hogy a keletkezés
helyéhez közel, legalább 95%-os mértékben fel kell használni.
A gáz leggazadságosabb felhasználását a kazánban, illetve légelőmelegítőben történő elégetés biztosítja, mert az elérhető
hatásfok 80% körüli.
A
biogáz hasznosításának három fő lehetősége:
a.)
termikus hasznosítás
- gázmelegítők
- gázégők
b.)
komplex hasznosítás
- elektromos és termikus: gázmotor/turbina generátorral és
hőcserélővel
- mechanikus és termikus: gázmotor/gázturbina és hőcserélő
c.)
mechanikus hasznosítás
- gázmotor
- gázturbina
Ahhoz,
hogy hazánkban is elterjedjen az energetikai célú növénytermesztés,
meg kell teremteni a megfelelő törvényi szabályozásokat, pénzügyi
feltételeket, amelyek segítenék az e téren tevékenykedő gazdálkodókat.
