Jednym z bardziej popularnych obecnie rodzajów energii odnawialnej jest biogaz, uzyskiwany podczas procesu fermentacji metanowej. Jego jakość uzależniona jest przede wszystkim od zawartości metanu oraz od rodzaju substratu, wprowadzanego do bioreaktora. Nie bez znaczenia jest również zawartość inhibitorów fermentacji, czyli substancji, zakłócających proces. Sprawdź, na czym polega proces fermentacji metanowej i jaką rolę odgrywają w nim metale.
Istnieje kilka różnych źródeł fermentacji metanowej. Są to osady czynne w komorach fermentacyjnych oczyszczalni ścieków, odpady organiczne oraz odpady porolnicze. Proces uzyskiwania biogazu jest procesem beztlenowym, ponieważ część bakterii metanowych ginie nawet przy niewielkiej ilości tlenu, tymczasem to od nich zależy uzyskanie biopaliwa. Podstawowymi grupami mikroorganizmów, biorącymi udział w procesie fermentacji metanowej są bakterie kwasotwórcze, octanowe oraz metanogenne. Ponieważ każdy rodzaj bakterii, niezbędnych do pozyskania biogazu wymaga innej temperatury, proces fermentacji metanowej przebiega w trzech zakresach:
- dla bakterii psychrofilnych w granicach 5-25°C,
- dla bakterii mezofilnych w granicach 25-45°C,
- dla bakterii termofilnych w granicach 45-60°C.
Zastosowana temperatura decyduje o ilości otrzymanego biopaliwa. Podczas procesu fermentacji metanowej ważne jest także odpowiednie pH optymalnie na poziomie od 6,8 do 7,5 oraz stosunek węgla do azotu, w proporcjach 10-30. Kolejnym warunkiem powodzenia procesu fermentacji metanowej i otrzymania dużej ilości biogazu dobrej jakości jest zachowanie odpowiednich proporcji wody, decydującej o strukturze biomasy. Zawartość suchej masy wsadu powinna wynosić nie więcej niż 12-15%. Ze względu na zmiany zawartości wody podczas fermentowania wyróżnia się fermentację mokrą (ilość suchej masy na poziomie 8-12%), półsuchą (ilość suchej masy wynosi 20%) i suchą (ponad 20%).
Proces fermentacji metanowej zakłócić mogą nie tylko nieprawidłowe proporcje wyżej wymienionych czynników, lecz również tak zwane inhibitory, czyli substancje chemiczne, zwarte w surowcach lub produkty, powstające w procesie rozkładu. O ich toksyczności przesądza ich forma i stężenie. Inhibitorem będzie zatem nadmiar azotu, spowalniający wzrost bakterii i zakłócający proces rozkładu, oraz amoniak. Inhibitorami procesu fermentacji metanowej są również właśnie metale ciężkie: miedź, nikiel, chrom oraz potas, wapń i magnez jeśli ich stężenie wyniesie więcej niż 2,4 g/l. Kolejnym inhibitorem, który może zakłócić cały proces, jest tlen, prowadzący do wzrostu stężenia wodoru i zaburzający proces rozkładu. Nie bez znaczenia dla procesu fermentacji metanowej jest stosowanie pestycydów i detergentów, które znajdują się następnie w masie ładowanej do komory fermentacyjnej.
Nasze laboratorium oferuje Państwu między innymi przeprowadzanie analiz jakościowych biogazu oraz badanie biogazodochodowośćci stosowanych substratów. Dokonamy analizy fizykochemicznej wsadu, wprowadzanego do komory fermentacyjnej, a także zbadamy profil i stężenie poszczególnych lotnych kwasów tłuszczowych.