Biogàs: Benefici net

1988/02/01 Jauregi, Mariaje - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Energia berriztagarriak

Als voltants d'aquestes ciutats ja no hi ha espai per a la ubicació dels abocadors i cada vegada cal portar les escombraries més lluny. Els residus s'estan convertint en or i el seu transport i eliminació ha costat molt.

A més, cal tenir en compte que els productors de residus no són només ciutadans individuals, sinó que també altres empreses col·laboren en això.

És cert que molts d'aquests residus tornaran espontàniament a la naturalesa. Però quan? La velocitat de rotació natural de les substàncies és molt lenta respecte al procés més tecnològic. A més, si el residu s'abandona, es torna contaminant en detriment del medi ambient.

L'ideal seria que la societat havia planificat prèviament la direcció del producte. Però a pesar que la ciència tracta de solucionar el problema, el tema continua sent complicat.

En les següents línies tractarem de solucionar el problema per una de les vies identificades, la transformació dels residus en biogàs. Sembla ser que és un camí amb molt d'èxit.

Han passat ja 200 anys des que es va descobrir l'aire inflamable o metà. Aquest gas es podia trobar en qualsevol lloc on la descomposició de substàncies orgàniques es produïa sense oxigen. La formació de metà en el llot dels embassaments, llacs, rius, mars i aigües de congestió és un procés biològic dut a terme gràcies a bacteris anaeròbics, és a dir, bacteris que viuen sense oxigen.

Però no sols això. Desenvolupant aquesta idea, s'ha demostrat que aquest procés de metanització de les substàncies orgàniques té lloc també en el ventre de la terra, per la qual cosa molts dels jaciments de gas natural formats al llarg dels segles es devien a l'activitat vital dels bacteris.

En el següent pas, les teories sobre l'origen biològic del metà i els greus problemes ecològics van tractar d'incorporar als investigadors la idea d'elaborar industrialment metà amb residus orgànics. Per què no accelerar el mecanisme d'ús de substàncies orgàniques si les velocitats dels processos tecnològics realitzats voluntàriament per la civilització són molt majors que les de la rotació natural de les substàncies? Establirien condicions als bacteris que podrien resultar còmodes i produirien metà més fort que en les arrels del planeta.

A partir d'aquesta idea es va començar a construir les primeres instal·lacions per a obtenir biogàs i fertilitzants a partir dels residus generats en les ramaderies. Posteriorment han augmentat. Paral·lelament es van començar a trencar altres vies de la bioenergia, com les orgàniques, la síntesi del gas, la matèria primera de la gasolina artificial, etc... No obstant això, la solució més adequada era el camí cap al biogàs.

Mecanisme de producció de metà

Abans d'analitzar les possibilitats d'ús del biogàs, indicarem una mica el mecanisme de producció de metà.

L'aplicació de nous mètodes de cria d'animals en granges i caserius permet l'acumulació de gran quantitat de residus orgànics. El maneig de l'orina de porc que es genera en les txerritegias i els problemes que es plantegen en el maneig dels residus de les gallinerías són coneguts. El biogàs pot ser una solució.

El biogàs es produeix com a conseqüència de la fermentació de substàncies orgàniques, que es produeix mitjançant la mescla natural de microorganismes en situacions estrictament anaeròbiques, en reactors especials d'1 a 9 mil m³. És cert que els residus que es carreguen en els reactors contenen certa quantitat d'oxigen, però això serà absorbit immediatament per bacteris denominats anaerobis facultatives. Aquests bacteris són capaços de desenvolupar-se en gas habitable o de portar una vida anaeròbica sense ella.

La temperatura de fermentació es tria en funció dels residus i la seva contaminació. Si els residus són sanitaris nets s'utilitzarà el règim mesofílico (30-40 °C). Si tenen microbis perillosos a eliminar, ous de brelminto, llavors de males herbes, etc., o si l'acceleració del procés és important, el règim a triar serà el termofilo (55-60 °C). A temperatures tan elevades, el microflora patogen es lliura i el mateix procés dura entre 5 i 10 dies en lloc de 20.

En els reactors, la substància orgànica travessa una complexa via de transformació. Els primers polímers biològics (proteïnes, greixos, polisacàrids, àcids nucleics i uns altres) són hidrolitzats per grups específics de bacteris, a causa de la formació de compostos més simples (alcohols d'alt pes molecular, àcids orgànics, pèptids, aminoàcids, etc.).

Per part seva, es fermenten amb bacteris acidificants que es converteixen en àcids grassos volàtils, alcohols de baix pes molecular, hidrogen, gas carbònic, amoníac i sulfurs d'hidrogen. Aquestes substàncies són sotmeses a un procés de descomposició posterior, obtenint àcid acètic i formal, hidrogen, gas carbònic i microorganismes acetógenos. Finalment, els bacteris metanógenas són les responsables de l'alliberament del biogàs, els components del qual són metà (70%) i gas carbònic (30%).

L'aplicació de nous mètodes de cria d'animals en granges i caserius permet l'acumulació de gran quantitat de residus orgànics. El maneig de l'orina de porc que es genera en les txerritegias i els problemes que es plantegen en el maneig dels residus de les gallinerías són coneguts. El biogàs pot ser una solució.

Els residus de ramaderies i granges avícoles tenen per si mateixos una mescla de treball de microorganismes. Per a la seva activitat binària n'hi ha prou amb seleccionar el pH (és a dir, la concentració d'ions d'hidrogen) a la temperatura adequada per a la descomposició de les substàncies orgàniques i la velocitat d'arribada de la matèria primera al reactor. Per a la fermentació en reactors en altres residus s'inclou una mescla addicional de cultiu especialment preparada per a això. De moment, el sistema metanogenético no està prou estudiat, però funciona amb fiabilitat i és possible utilitzar pràcticament totes les substàncies orgàniques de l'abocador.

En la descomposició de substàncies orgàniques no sols es forma biogàs, sinó que també s'obté llot amb nitrogen mineralizado, fòsfor, potassi, etc. El llot pot utilitzar-se com a abonament.

Desaprofitament de matèria orgànica en abocadors.

En les centrals de biogàs el llot s'obté com a resultat de l'elaboració de sediments de les aigües fecals urbanes. En els reactors, a causa de la temperatura (50-55 °C) sofreix una veritable purificació sanitària, per la qual cosa és capaç d'utilitzar-la en agricultura.

Aquesta tecnologia ha seguit una altra línia. S'ha aconseguit el 5% de la velocitat de fermentació. La part de biomassa fermentada en el reactor s'extreu i es barreja amb la matèria primera procedent de la canonada. A més, la descomposició de substàncies orgàniques produïdes pels microbis comença abans que aquesta arribi al reactor. S'ha aconseguit que la periodicitat del procés principal sigui cinc vegades menor, amb el que s'ha aconseguit reduir el volum dels reactors i les despeses de construcció d'aquests.

Però també s'estan realitzant proves per a accelerar el procés de fermentació metànica d'una altra manera. El coneixement de les espècies de bacteris anaeròbics que intervenen en la reacció permetrà, mitjançant una alternativa dirigida, l'obtenció d'estocs vacunals d'alta activitat. La seva inclusió en el reactor provocarà una fermentació intensa.

D'altra banda, ja s'ha descrit la reacció de descomposició de l'àcid acètic fins al metà. Es coneix que els àcids di- tricarboxílicos (productes intermedis de la descomposició d'algunes espècies de substàncies orgàniques) són forts catalitzadors en la síntesi de metà a nivell cel·lular ( in vivo ) en la unió metanogenética, la qual cosa permet accelerar una de les cadenes de metanització de substàncies orgàniques, augmentar en 10 vegades la formació de biogàs i augmentar la velocitat.

Planta de generació de biogàs situada a Moscou. En cadascun d'aquests reactors es formen 12.000 m 3 biogàs diaris.

Els moderns mètodes tecnològics per a la producció de biogàs estan calculats per a utilitzar residus líquids amb una humitat superior al 85%. Això, evidentment, ofereix un gran avantatge, ja que el procés de fermentació es realitza de manera ininterrompuda. Però també és cert que en la Terra hi ha més substàncies orgàniques seques i, segons les tecnologies conegudes, per a dur a terme aquests processos es necessita molta aigua. Per exemple, per a l'elaboració de 60 milions de tones de residus sòlids a les nostres ciutats es necessitarien mil milions de m³ d'aigua a l'any. I a més després caldria polvoritzar-los. No obstant això, s'està avançant en la construcció de tecnologia per a l'obtenció de biogàs per fermentació de residus amb un 60% de substància seca.

Una altra matèria primera prometedora és la invenció. Les seves reserves mundials ronden els 270 mil milions de tones, o cosa que és el mateix, 100 bilions de m³ de biogàs i abonaments organo-minerals.

El biogàs també es pot extreure d'algues i halogilos especialment conreats per a això en el sòl o en l'aigua. La plantació industrial d'aquesta mena de biomassa energètica pot realitzar-se en marenys o embassaments. Segons els estudis que s'estan realitzant, cada dia es poden recollir 20 g de plantes per m 2 de superfície d'aigua durant el període de vegetació estival. D'aquesta forma es pot obtenir 24 t de biomassa per hectàrea al final de l'estiu. Després de la seva elaboració en reactors, aportarà 12 mil m 3 de gas, equivalent a 10-12 tones de combustibles convencionals.

Suport a les explotacions petrolíferes

Actualment, les reserves mundials de petroli explorades aconsegueixen els 200 mil milions de tones. Els mètodes moderns per a la seva producció són capaces d'aconseguir només el 40-50%, és a dir, 100 mil milions de tones quedaran sense utilitzar. Per a aprofitar aquest camí també s'estan duent a terme estudis en la creació de biotecnologia per a la gasificació del petroli residual. L'objectiu és transformar la gasificació del petroli residual en biogàs amb l'ajuda de bacteris metanoformadoras i extreure-la a l'exterior.

L'ús pràctic d'aquests processos estudiats contribuirà al desenvolupament més intensiu de la indústria del biogàs.

Com a conclusió

Com hem vist, els residus orgànics generats a les nostres cases, fàbriques i caserius (restes de menjar, rostolls, porcs, porcs, ...) poden tenir un ús molt apreciable. Fins ara aquests residus es perdien en abocadors i sovint es convertien en aliment de rates i insectes que són portadors i transmissors de malalties contaminants. La metanització dels residus orgànics, és a dir, la seva transformació en gas, pot ser una important font d'energia renovable a curt termini.