A biogáz egy környezetbarát megújuló energiahordozó, amely zömében elsődleges, vagy másodlagos mezőgazdasági melléktermékekből és egyéb hulladékokból állítható elő. A trágyák és hulladékok anaerob kezelésével kíméli a környezetet, csapdába fogja a metánt és a nitrogén-oxidokat, csökkenti a környezet szagterhelését.
Mindezt helyben helyi alapanyagok felhasználásával oldja meg.
A biogázból villamos energia, hő- és speciális eljárással hidrogén állítható elő, amelyekkel fosszilis energiahordozókat lehet kiváltani.
A biogázüzem fermentor maradéka a szubsztrátlé magas tápanyagtartalma miatt (fázisbontva, vagy anélkül) kiváló talajerő visszapótló anyag a mezőgazdaság számára.
Nem elhanyagolható előny, hogy egy m3 biogázzal 1,1-1,3 kg ÜHG (üvegházhatású gázok) levegőbe kerülése akadályozható meg.
A biogáz szerves anyagoknak levegőtől elzárt körülmények közötti (anaerob) bomlása során létrejövő gázelegy.
Előállításában számos mikroba vesz részt.
Több tucat (polimer bontó, acetogén, metanogén) mikroba összehangolt munkával – három lépcsőben: hidrolizis, savképzés, metanogenezis – lebontja és zömében metánt ill. szén-dioxidot tartalmazó biogáz elegyet állít elő.
Jól működő biogázreaktor szubsztrátjának (biogáz alapanyag) 1 milliliterjében 10 millió mikroba található, ezek összehangolt szorgalmas munkájának eredménye a biogáz.
A szerves anyagok lebomlásából keletkezett biogáz 55-65%-át az energetikai szempontból értékes metán, 34-44%-át szén-dioxid és 1-2%-át egyéb gázok (szénhidrogén, nitrogén, oxigén, szén-monoxid) teszi ki.
A biogáz fűtőértéke az alacsonyabb metán tartalma következtében csak 60-70%-a a vezetékes földgáz fűtőértékének.
Egy m3 biogáz fűtőértéke átlagosan 21,6 MJ/m3, ill. 6 kWh/m3, amely megfelel 0,65 m3 földgáznak vagy 0,6 l fűtőolajnak.
A biogáz tisztításával (a kéntelenítéssel és a szén-dioxid eltávolításával) a földgázzal egyenértékű bio-metán állítható elő, amely sűrítve a földgázhálózatba is betáplálható, vagy gázüzemű járművek motorhajtóanyagaként is hasznosítható.
Biogáz – a mikrobák által könnyen bontható – szerves anyagból állítható elő.
A mezőgazdasági biogázüzemekben a szarvasmarha- és a sertéshígtrágya a fő (alapvető) szubsztrát összetevő, amelyhez almos-trágyát, mezőgazdasági melléktermékek zúzalékát, kukoricából, cirokból vagy kalászosokból készült silót, friss kaszálékokat kevernek a kedvezőbb gázkihozatal céljából.
Kiváló szubsztrát összetevők az élelmiszer-feldolgozási hulladékok is (vágóhídi hulladék, tejfeldolgozási és zöldségfeldolgozási konzervüzemi melléktermékek, zsiradékok, valamint a kukorica-, sör-, és szőlőtörköly, répaszelet, szeszmoslék, stb.).
Kommunális hulladékok szerves részéből, valamint a szennyvíziszapból is állítható elő biogáz.
Ezért a mezőgazdaság mellett a legtöbb biogázüzem szennyívíztisztító telepeken üzemel világszerte.
A biogáz levegőtől elzárt tartályokban (fermentorokban) keletkezik.
A fermentor kialakításától függően megkülönböztethetők kamrás-, tartályos-, vagy csőfermentorokat, a szubsztrát szárazanyagtartalmának függvényében pedig száraz- (50%), félszáraz- (20%) és nedves (10%) biogáz technológiák.
A technológiák és a fermentorok konstrukciójának összefüggésében szakaszos vagy folyamatos üzemű berendezéseket lehet megkülönböztetni.
A fermentorokban uralkodó hőmérséklet szerint, amely – a mikrobák életfeltételeit szabályozza – a biogáztermelés történhet mezofil (37-39 oC-os) vagy termofil (50-55 oC-os) hőmérsékleten.
Az utóbbiaknál nagyobb valamivel a gáztermelés, de rendkívül érzékenyek a hőmérséklet ingadozására, míg az előzőeknek a technológiai stabilitása kedvezőbb.
A fontosabb biogáz alapanyagok (szubsztrátok) és a belőlük nyerhető biogáz, ill. metán mennyisége
| Alapanyag szubsztrát |
Szárazanyag-tartalom (%) |
Biogázhozam (m3/t) | Metán (CH4) tartalom (%) |
| Állati trágyák
Marhatrágya Sertéstrágya Baromfi trágya Marha hígtrágya Sertés hígtrágya |
25-30 20-25 30-35 8-11 7-8 |
40-50 50-60 70-90 20-30 20-35 |
60 60 60 60 60-70 |
| Szántóföldi növények
Silókukorica Kalászos teljes növény Cukorrépa Répalevél Fűszenázs |
20-35 30-35 23-25 16-18 25-50 |
170-200 170-220 170-180 70-80 170-200 |
50-55 55 53-54 54-55 54-55 |
| Élelmiszeripari kelléktermék
Melasz Szőlőtörköly Gyümölcstörköly Sörtörköly Gabona szeszmoslék |
80-90 40-50 25-45 20-25 6-8 |
290-340 250-270 250-280 100-130 30-50 |
70-75 65-70 65-70 59-60 58-65 |
| Kommunális hulladék
Konyhai élelmiszer-hulladék Szennyvíziszap Zöld kaszálék |
9-35 5-24 10-12 |
50-480 35-280 150-200 |
45-61 60-72 55-65 |
A mezőgazdaságban szinte kivétel nélkül a folyamatos üzemű, fermentortartályos, nedves technológiák terjedtek el a világon, így Magyarországon is ezekkel lehet találkozni.
Kétféle fermentor típus a gyakori.
A főleg betonból készült, lapos (nagyobb átmérőjű, mint magasságú), ill. a fémből készült (kisebb átmérőjű és nagyobb magasságú), álló kivitelű, kombi fermentorokat alkalmazzák a gyakorlatban.
Egy-egy biogázüzem rendszerint több fermentorból épül fel.
Ezek üzemelhetnek sorba kapcsolt – fő- és utó- fermentorokként.
Ebben az esetben a biogáztermelés a főfermentorban kezdődik és az utófermentorban fejeződik be.
A főfermentorból kerül át a nagyobb részt már kierjedt szubsztrát az utófermentorba.
Ennél a rendszernél alkalmazható technológia, hogy az egyik fermentor mezofil, a másik termofil hőmérséklet tartományban dolgozik.
A párhuzamos kapcsolású fermentor elrendezésnél valamennyi fermentor főfermentorként dolgozik, napi utántöltéssel és a kierjedt szubsztrát egy részének napi leürítésével.
Ebben az esetben a technológia, vagy mezofil (ez az elterjedtebb) vagy termofil fázisban végzi a biogáztermelést.
Biogáz számokban
|
Megnevezés |
Érték |
| Biogáz hozam:
– 1 tonna szubsztrátból, – 1 m3 fermentor térfogatból |
70-280 m3/t 1,25-1,80 m3/nap |
| Energiatartalom:
– 1 m3 biogáz összesen – 1 m3 biogázból nyerhető elektr.energ. – 1 m3 biogáz hulladék hője – 1 m3 biogáz fűtőolaj egyenértéke |
5-6 kWh (18-21 MJ) 1,6-2,0 kWhel 2,4-3,0 kWhhő 0,5-0,6 lit |
| Hatásfokok:
– Villamos áram termelés – Hőtermelés – Összes energetikai hatásfok |
35-45 % 40-60 % 82-85 % |
| Biogázüzem fajlagos beruházási ktsg. |
1000-1200 E HUF/kW |
| Élőmunka igény |
3-5 mh/kWel/év |
| Hőmérséklet ingadozás a fermentorban |
+ 2 oC |
A biogázüzem kapacitását alapvetően a fermentorok össztérfogata határozza meg.
Természetesen a termelt gázmennyiséget befolyásolja szubsztrát összetétele is.
Magyarországon a mezőgazdaságban üzemelő biogázüzemek zöme 2 vagy 3 fermentorral üzemel, amelyeknek szubsztrát befogadó képessége 4500-5000 m3 közötti.
Egy m3 fermentor térfogat biogáztermelő kapacitása általában 300-400 m3/év (nagyon kedvező esetben 500 m3/év is lehet), amely napi 1,0-1,3 m3/nap (1,6 m3/nap) gáztermelésnek felel meg fermentor térfogatra vonatkoztatva.
A szubsztrát összetétele, az egyes összetevők gáztermelő képessége jelentősen befolyásolja a termelt gáz mennyiségét.
A csak hígtrágyával üzemelő fermentoroknál 1 tonna szubsztrátból legfeljebb 50-70 m3 biogáz képződik.
Amennyiben a szubsztrátba silót is kevernek, a gázkihozatal elérheti a 150-160 m3/tonnát, a nagyobb zsír és fehérje tartalmú élelmiszeripari hulladékkal dúsítva a szubsztrátot a gázkihozatal meghaladhatja a 200 m3/t-t is.
A hatékony és gazdaságos biogáztermelés egyik fontos feltétele a korszerű technológiai rendszerek alkalmazása mellett, hogy szubsztrát receptúra összeállításával 150 m3/t gázkihozatal elérhető legyen.
A biogázüzemek központi magját a fermentorok képezik, azonban a technológia további fontos és nélkülözhetetlen elemeket is tartalmaz.
Ezek általában a következők:
- a szubsztrát előkészítő, homogenizáló és betápláló rendszer, amely aprít, kever és programozottan utántölti a szubsztrátot a fermentorokba
- amennyiben élelmiszeripari és vágóhídi hulladék is feldolgozásra kerül az előkészítő technológiába hőkezelőt (sterilizálót) is be kell illeszteni
- a fermentorok keverő berendezései, amelyek mechanikus és/vagy hidraulikus keveréssel elősegítik a mikrobák tevékenységét és a gázképződést
- a fermentortartályok tetőszerkezetébe beépített gázgyűjtő ballonok, amelyek összegyűjtik, tárolják és a gázmotorhoz továbbítják a keletkezett biogázt
- a gázmotoros energiatermelő blokk, amely villamos energiát állít elő és transzformátorokon keresztül a hálózatba táplálja (amennyiben a biogázt hőtermelésre hasznosítják, ott természetesen nincs szükség gázmotoros erőművi blokkra és jobb hatásfokkal is hasznosul)
- a gázmotoros energiablokk hőcserélő rendszere, amely visszanyeri a motor hűtőkörének és kipufogó rendszerének hulladékhőjét, amellyel fűti a fermentorokat, ill. a felesleges hőt külső fogyasztóknak adja át hasznosításra
- a gázanalizátor, amely folyamatosan ellenőrzi és regisztrálja a biogáz összetételét
- a biogáz kéntelenítő, amely 200 ppm alá csökkenti a kéntartalmat
- a biogáz sűrítő, amely a gázmotor egyenletes gázellátását biztosítja
- szeparátor a kierjedt szubsztrát folyékony és szilárd fázisának szétválasztására
Berki Gyulát, a Bicsérdi Arany Mezőgazdasági Zrt. elnök-igazgatóját kérdeztem a biogáz üzemük működéséről, a tervektől a megvalósításig tartó kérdésekről és az utóéletéről:
Mikor és milyen megfontolásból döntött a biogáz üzem megépítése mellett?
Még Sapard pályázat segítségével építettük a 302 férőhelyes istállónkat, majd az AVOP és EMVA támogatások segítségével fejlesztettünk tovább, mert meggyőződésem, hogy két lábon kell állni, a növénytermesztés mellett igenis szükség van az állattenyésztésre is.
Ehhez azóta is tartjuk magunkat.
Anyagi lehetőségeink 2009 második felében tették lehetővé, hogy további fejlesztésekre gondoljunk, német és osztrák telepeken látogatva arra a következtetésre jutottunk, hogy istállóépítés helyett biogáz üzem építésébe fogunk, mert ez hosszú távon rendszeres jövedelmet is fog termelni nekünk.
Beigazolódtak az elképzelések? Lehetett a német tapasztalatokat hazai körülményekre is adaptálni?
Hát igen. 2010. júliusában kezdtük az építkezést, és 2011. májusának utolsó napjaiban már indítottuk a motort.
A napi 637 kw/h teljesítményhez szükséges gázmennyiséget a közel 800 tehénnek és szaporulatának, valamint a 350 kocának és szaporulatának almos és hígtrágyája biztosítja.
Igényelt-e a biogáz üzem működtetése plusz munkaerő felvételét?
Egy önálló üzem működtetéséhez 5-6 emberre lenne szükség, nálunk a munkahelymegtartás volt inkább a cél, ezért átcsoportosítottuk a munkaerő lehetőségeket.
Teljesítményről beszéltünk eddig, de költségről, megtérülésről még nem.
Milyen értékű beruházást jelentett az új üzem, és mikorra várható a megtérülése?
A teljes infrastruktúrát is beleszámítva 800 millió forint költsége volt, ami a keletkezett elektromos áram értékesítésére kötött szerződésnek köszönhetően várhatóan 7-7,5 éven belül fog megtérülni.
Azonban mi már további tervekben is gondolkodunk.
A keletkezett hőt a szárítónk (bálák ill. tökmag szárítására) átalakításával már hasznosítani fogjuk, a melléktermékekkel pedig almozási és tápanyag-utánpótlási költségeinket tudjuk csökkenteni, sőt a közeljövőben virágföld-előállítással is próbálkozni fogunk.
Köszönöm a beszélgetést.
S.I.
Dr. Hajdú József
