A Biogáz
A jövő energiahordozója
Az élelmiszer túltermelés elkerülésére az EU tagországai különböző módszereket kerestek arra, hogy a mezőgazdasági termelés – és ezen keresztül a vidéken élő lakosság – továbbra is foglalkozzon ezzel a tevékenységgel, ezáltal jövedelemhez és támogatáshoz jusson, s ugyanakkor ne állítson elő annyi élelmiszert, melyre már nincs fizetőképes kereslet.
1997. nov. 26-án az Európai Bizottság az ún. Fehér Könyv (az EU energetikai célkitűzéseivel foglalkozó anyag) újabb változatát fogadta el, melynek címe: „A jövő energiája: Megújuló energiaforrások”. Az anyag stratégiát és akciótervet tartalmaz arra vonatkozóan, hogy a 2010-ig terjedő időszakban miként növelhető az Unió energiafelhasználásában jelenleg átlagosan 6 %-kal részesülő megújuló energiaforrások aránya 12 %-ra, az összes áramtermelésen belül 22 %-ra.
A megújuló energiaforrások alkalmazásának előnyei:
- Csökken a környezetszennyezés (elsősorban a CO2, CH4 kibocsátás mérséklődik),
- Csökken az ország energiahordozó importja (mely az EU tagországokban is átl. 50 % körül van),
- Növekszik a munkahelyek száma a berendezéseket gyártó iparágakban, a felhasználóknál és a biomasszát termelő térségekben.
A csatlakozás után Magyarországon van olyan szabad földterület, mely különböző, ún. energia növények termelésével továbbra is művelésben tartható, így ezek nem mezőgazdasági, hanem energetikai támogatásban részesülnek.
Magyarországon a megújuló energia felhasználása az ország energiafelhasználásának kb. 3 %-a, azaz mintegy 1 millió tonna olajegyenérték. 10-12 %-ra történő növelés esetén a mező-és erdőgazdálkodás energiatermelő ágazattá válhat!
A megújuló energiaforrások alkalmazásának szükségességét indokló tényezők:
- Az Európai Unió agrárpolitikája (támogatási rendszer átalakítása)
- Az Európai Unió energia- és környezetpolitikájában megfogalmazott elvárások a megújuló energiaforrások felhasználásának növelésére vonatkozóan
- Kyotói Klímaváltozási Keretegyezményben vállalt 6 %-os CO2 kibocsátás csökkentés 2008-2012 közti időszakra
- NAKP-ban megfogalmazottak teljesítése
- A fenntartható fejlődésen alapuló vidékfejlesztés szükségszerűsége
A biogáz az egyetlen olyan szennyvíz, illetve hígtrágya kezelő eljárás, amely nemcsak felhasznál energiát, hanem termel is!
Biogáz
A biogáz a biomassza anaerob bomlása, azaz biológiai folyamatok eredményeképpen keletkezik. Biogáz előállítására valamennyi szerves anyag (kivéve a szerves vegyipari termékek) alkalmas.
Biogáz előállításban a leggyakrabban használt alapanyagok:
- Mezőgazdasági eredetű szalmás és hígtrágyák, hulladékok,
- Kommunális és élelmiszeripari eredetű híg és szilárd melléktermékek, hulladékok, szennyvizek,
- Növényi eredetű energiahordozók
A biogáz képződés előfeltételei:
- Mezőgazdasági eredetű szalmás és hígtrágyák, hulladékok,
- Kommunális és élelmiszeripari eredetű híg és szilárd melléktermékek, hulladékok, szennyvizek,
- Növényi eredetű energiahordozók
- Szerves anyag
- Levegőtől (oxigéntől) elzárt környezet
- Metanogén baktériumok jelenléte
- Állandó, kiegyenlített hőmérséklet
- Folyamatos keveredés
- Kellően aprított szerves anyag
A biogáz képződés során a szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekre bomlanak (savas bontás), majd szétesnek alkotó elemeikre (metanogén bomlás).
A biogáz megközelítőleg 60-70 % metánt, 30-40% CO2-ot tartalmaz.
1 m³ biogáz fűtőértéke 22-23 MJ, ami megfelel 0,66 m3 földgáz-, 0,61 l fűtőolaj fűtőértékének, vagy 6,1 kWh villamos energiának.
A szerves anyagból kinyerhető metán mennyisége erősen függ a kiindulási szerves anyag összetételétől, tartalmától, a biogázerjesztő műszaki-technológiai színvonalától, és az alkalmazott technológiától (hőm, aprítás stb.).
A kiindulási szerves anyag a gyakorlatban csak mintegy 50 %-ban bontható le, a többi alkotóelem visszamarad híg, illetve a szilárd komposzt fázisokban. A szerves anyagok degradációs hatásfoka függ még a szerves anyagok igen változatos minőségi (bakteriális), együttes lebomlási jellemzőitől. A biológiai degradáció hatásfoka akár 40 %-al is növelhető a kevert kiindulási szerves hulladékok összetételétől függően.
A mezőgazdasági jellegű biogáz telepek termelési kapacitását számosállatra szokás vetíteni. Egy számosállat (500 kg élő testtömegű állat) napi trágyamennyiségéből termelhető energia 0,8 kg tüzelőolajjal egyenértékű.
A kommunális eredetű szerves hulladékok fajlagos biogáz termelését egy lakosra vagy a szárazanyag tartalomra vetítve adják meg. Szokásos még az erjesztő tér, a fermentor térfogatára vetítve is kifejezni. Általában 1 m3 erjesztő térfogatra naponta 1 m3 biogáz termeléssel lehet számolni.
A biogáz hasznosítása megegyezik a vezetékes földgáz, vagy a PB gáz felhasználásának lehetőségeivel, így az elsődleges területek: a háztartási fűtés, főzés, használati melegvíz előállítása, valamint mezőgazdasági tevékenységek esetében hűtőgépek, stabil munkagépek hajtása, villamos energiatermelése és felhasználása.
Biotrágya
A nedves erjesztési technológiával nyert folyékony biotrágya mezőgazdasági területen való hasznosításánál be kell tartani a szennyvíz iszapok mezőgazdasági elhelyezésére és hasznosítására vonatkozó előírásokat. Egészségügyi korlátozás nélkül csak akkor lehet a hagyományos trágyázási módokat alkalmazni, ha a fekál-coliformszám grammonként legfeljebb 1 db, a salmonella 1000 g-ból nem mutatható ki, és a biotrágya 100 g-jában bélféregpeték, vagy protonos ciszták nem fordulnak elő. A védőtávolságok (pl. a vízmű védőzónák, utak, épültek megközelítése) folyékony biotrágyával való trágyázás esetében azonosak a normál istállótrágyával történő trágyázásnál megköveteltekkel.
A folyékony biotrágya adagokat úgy kell meghatározni, hogy annak nitrogéntartalma a termesztett növények által felvehető nitrogén (N) mennyiséggel összhangban legyen. A talaj N-pótlásával együtt évenként általában 200 kg/ha N-mennyiséget tartalmazó biotrágyát lehet kijuttatni. A tárolások időtartama igazodik a trágyázási időpontokhoz, ezért a folyékony tározót félévi mennyiség tárolására kell méretezni.
Az anaerob eljárással kezelt folyékony halmazállapotú biotrágyát a további technológiai kezeléssel olyan állapotba kell hozni, hogy lehetővé tegye a teljes mennyiség mezőgazdasági hasznosítását, vagy ártalommentes elhelyezését. A hasznosítás alapesetei: a tárolás utáni közvetlen hasznosítás öntözéssel, vagy talajba való injektálással; fázisbontás után a híg fázis tárolása utáni hasznosítása öntözéssel, a szilárd fázisból komposzt gyártása tárolással. A különbözõ konzisztenciájú biotrágyák felsorolt hasznosításának, vagy elhelyezésének fenti megoldásai a gyakorlatban még nem terjedtek el, ezért az elhelyezésre vonatkozó hatósági szabályokból a felhasználható részeket értelemszerűen kell figyelembe venni.
A nedves biogáz, ill. biotrágya előállítási eljárás folyadékfázisa (az ún. folyékony biotrágya) a koncentrált szennyvízhez vagy a különböző hígtrágyákéhoz hasonló. Ennek megfelelően mind a szennyvizekre, mind az iszapokra vonatkozó, valamint a hígtrágya kezelésre előírt rendelkezéseket figyelembe kell venni. A két alaptermék (a szennyvíz ill. híg biotrágya) között a különbség, hogy származásuk, összetételük, egészségügyi fertőzöttségük, káros kémiai hatásaik eltérőek. A biotrágya a legcélszerűbben előállított szerves trágya, és az elenyésző veszélyességi faktorok mellett lényeges hatása van a termelésre.
A különböző biotrágyák talajerő pótlásra történő felhasználása megfelelő eljárások alkalmazása esetén az egyszerű kemizációval szemben talaj-biokemizációt jelent. Ezzel a természetes ökoszisztéma nyújtotta lehetőségeket használjuk ki. Az anaerob fermentáció céljára számításba vehető anyagok közül az állattartó telepeken keletkező hígtrágya, valamint a vágóhídi és a kommunális szennyvíztisztításból származó szennyvíz iszapok, mint potenciális környezetszennyező anyagoknak tekintendők.
Az említett környezetszennyező anyagok kezelésénél elsődleges cél a környezet egyensúlyának fenntartása. Nem mindegy azonban, hogy a kezelés mekkora költséget igényel és ez milyen mértékben térül vissza a termesztési folyamat során keletkező hasznos anyagok hozamában. Az anaerob fermentációnak azért van ökonómiailag létjogosultsága, mert a képződő biogáz, valamint a hasznosítható egyéb maradvány anyagok értéke kompenzálhatja, az energiaforrás teremtő és egyben hígtrágya hasznosító változatoknál pedig eleve gazdaságossá teszi a teljes folyamatot.
A különböző megjelenési formájú (folyékony, félnedves, nedves) melléktermékek és hulladékok legelőnyösebb kezelési, ill. újrahasznosítási eljárásának a metanogén kezelés látszik, mert az anaerob lebontás nagymértékben csírátlanítja a fertőző és környezetterhelő hulladékokat, és ezáltal az alapanyagokat értékes végtermékké (metángáz és komposzt) nemesíti.
A biogáz termelés megítélésének egy másik aspektusa a talajerő fenntartás szerves anyag szükséglete. A természetes ökoszisztémákra jellemző a szerves anyag felhalmozódásának és lebomlásának dinamikus egyensúlya. Az ember által befolyásolt ökológiai rendszerekben ez a dinamikus egyensúly a természet károsodása nélkül akkor is biztosítható, ha megteremtjük és fenntartjuk a talaj szerves anyagának megőrzéséhez, ill. a szükséges mértékű utánpótlásához és azok célszerű lebontásához nélkülözhetetlen feltételeket. Az ilyen termelési tevékenység kedvezően befolyásolja földhasználatot, és a termőterület növényállománnyal való borítása pedig a szél- és vízerózió elleni védekezésnek hatékony eszköze. A biogáz termelés során energiatermelés és a talajerő-fenntartás szerves anyag szükségletének utánpótlása egymást kiegészítve egyaránt biztosítható.
A biomassza erjesztési eljárása során, a nyersanyag jellemzőinek megfelelően két egymással egyenrangú termék keletkezik. Az energia mellet olyan szervesanyag marad vissza, amely jó minőségű, érett trágyaként, ún. szerves biotrágyaként hasznosítható. A biotrágya, mint hasznos melléktermék a biogáz termelés gazdaságosságának megítélésében fontos tényezőnek tekintendő.