Biogaas: mis see on, kuidas seda toodetakse ja kasutatakse

Biogaas on gaas, mis tekib orgaanilise aine hapnikuvabas (anaeroobne lagundamine) või kääritamisel. Orgaaniline aine võib olla sõnnik, reovesi, olmejäätmed, kompost, toidujäätmed või mis tahes muu biolagunev tooraine. Biogaas koosneb peamiselt metaanist ja süsinikdioksiidist. Sõltuvalt sellest, kus seda toodetakse, nimetatakse biogaasi ka:

• sookaas
• soogaas
• prügilagaas
• kääritamisgaas

Biogaasi saab kasutada sõidukite kütusena või elektri tootmiseks. Samuti võib seda põletada otse toiduvalmistamiseks, kütmiseks, valgustamiseks, protsessisoojuseks ja absorbeeriva jahutusseadme kasutamiseks.

Kuidas biogaas tekib (protsess ja mikroorganismid)

Biogaasi tootmine toimub peamiselt anaeroobses käärimises, mis koosneb mitmest järjestikusest faasist: hüdrolüüs (suured orgaanilised molekulid lõhustuvad väiksemateks), happevormimine (suhkrud ja aminohapped muudetakse lihtsamateks ühenditeks), atsetogenees (tekivad atsetaat ja vesi) ning lõppfaasina metanogenees (metaanitootvad mikroorganismid toodavad CH4 ja CO2). Protsessi efektiivsus sõltub temperatuurist (mesofiilne ~35 °C või termofiilne ~50–55 °C), pH-st, viibimisajast ja toitainete tasakaalust.

Biogaasi koostis ja saastajad

Tavaline biogaas sisaldab:

• metaan (CH4): 50–75% — peamine energiasisu
• süsinikdioksiid (CO2): 25–50%
• väikesed kogused vesinik (H2), lämmastik (N2) ja olelised saasteained nagu väävelvesinik (H2S) ning vesihulk

Lisaks võivad esineda siloksaanid (eriti jäätmepõhises gaasis), heeliumitaolised inertsed gaasid ja tolmu. Need ained võivad kahjustada mootorit või küttekatlaid, seetõttu on sageli vajalik gaasi puhastamine.

Kust biogaasi toodetakse (skaalad ja lähteained)

Peamised tootmisallikad:

• majanduslikud farmid — sõnnik ja loomsete jäätmete käärimine;
• reoveepuhastid — puhastamisel tekkiv reovesi ja setted;
• prügilad — prügilagaas jääkainetest ja orgaanilisest lagunemisest;
• toiduainetetööstus ja suurköögid — toidujäätmed ja protsessijäägid;
• energiataimede ja spetsiaalsete kultuuride kääritamine (silomass, mais).

Biogaasi töötlemine ja uuendamine (upgrading)

Biogaasi saab ümber muuta kõrgema puhtusastmega biometaaniks (peaaegu sama mis maagaas), eemaldades CO2 ja saasteained. Levinud tehnoloogiad:

• vesipesur ja keemilised lahused — CO2 eraldamiseks;
• survestatud adsorptsioon (PSA) — gaaside eraldamiseks eri rõhkudel;
• membraantehnoloogiad — selektiivne läbilaskvus CO2 suhtes;
• amiinipesurid ja kuivpesurid — H2S eemaldamiseks.

Uuendatud biometaani saab juhtida maagaasivõrku, kasutada autokütusena (CNG) või varustada tööstusprotsesside jaoks, kus on nõutud puhtam gaas.

Kasutusalad

• elektri ja sooja (kombineeritud soojus- ja elektritootmine, CHP) — kõrge efektiivsus väikestes ja suurtes seadmetes;
• sõidukikütusena — pärast uuendamist või kompressiooni (biometaan/CNG);
• otsene põletamine kütmiseks, toiduvalmistamiseks või protsessisoojuseks;
• ühiskondlikud lahendused maapiirkondades ja sisepõhjaküttesüsteemides.

Keskkonnamõjud ja majanduslik aspekt

Biogaasi tootmine aitab vähendada kasvuhoonegaaside emissiooni, sest orgaaniline süsinik muudetakse energiaallikaks selle asemel, et vabaneks atmosfääri. Samuti toetab see ringmajandust — jäätmed muudetakse energiaks ja jääkprodukt (digestaat) on väärtuslik väetis. Majanduslikult sõltub projekti tasuvus sisendmaterjalidest, tehnoloogilisest plaanist, toetustest ning gaasi kasutusviisist (kohene muutmine elektriks vs. puhastamine ja võrku suunamine).

Turvalisus ja käitlemine

Biogaas on tuleohtlik ja võib moodustada plahvatusohtlikke segu õhuga. Olulised ohutuse meetmed:

• õhutus- ja lekkeandurid, aga ka ventilatsioon;
• õige rõhu-, temperatuuri- ja pH-jälgimine käärimisseadmetes;
• H2S-kaitse — väävelvesinik on korrodeeriv ja toksiline; vajalikud materjalivalikud ja puhastussüsteemid;
• õige ladustamine ja transport, regulatsioonide järgimine.

Digestaat — järelkäsitlus ja kasutus

Kääritamise jääk, digestaat, on toitaineterikas materjal, mida saab kasutada väetisena või mulla parandajana. Enne väetisena kasutamist kontrollitakse selle mikrobioloogilist ohutust ja vajadusel töödelda (nt kompostimine, pasteuriseerimine) eriti kui lähteainena kasutati inim- või loomseid jäätmeid.

Millal ja kellele sobib biogaas?

Biogaas sobib hästi põllumajandusettevõtetele, omavalitsustele ja tööstusettevõtetele, kellel on stabiilne orgaaniliste jäätmete hulk. Projektid võivad olla väikesemahulised kodumajapidamiste lahendused või suuremad kogukondlikud ja kommertslahendused. Edu sõltub tehnilisest planeerimisest, logistilisest lähedusest sisenditele ja turule (näiteks maagaasivõrk või kohalik energiavajadus).

Kui soovite konkreetsemat informatsiooni — näiteks tüüpilisi tootlusnäitajaid, investeeringukulusid või toimivaid näiteid Eestis — saan aidata kokku panna juhendi või arvutada ligikaudseid numbreid teie andmete põhjal.