Biogazul

Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formeaza prin descompunerea substantelor organice in mediu umed si lipsa de oxigen. Componentul de baza a biogazului este metanul. Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de catre Volta la sfarsitul secolului al XVII-lea. Volta a extras pentru prima data metanul din gazele de mlastina. Procesul de formarea biogazului, fermentarea anaeroba, are loc la temperaturi intre 20-45°C in prezenta a doua specii de bacterii: - Bacilus cellulosae methanicus, responsabil de formarea metanului, si
- Bacilus cellulosae hidrogenicus, responsabil de formarea hidrogenului.
Ulterior aceste doua specii au fost reunite sub denumirea comuna de methano-bacterium. Ca materie prima la formarea biogazului serveste biomasa, ce reprezinta materiale vegetale reziduale. Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului. Continutul celulozei in materia organicaeste de circa 50%. Dintre alte componente putem mentiona plantele acvatice, algele, resturile animaliere etc.
În prezent exista circa sapte procedee de recuperare a energiei din reziduurile organice agricole: fermentarea anaeroba la temperatura mediului ambiant, fermentarea anaeroba la temperaturi ridicate, descompunere anaeroba termofila, distilarea distinctiva, compostarea, incinerarea si transferul de caldura.
Cel mai ridicat potential il are procesul de fermentare anaeroba la temperaturi in jur de 40°C. Prin fermentarea anaeroba microorganismele descompun materia organica, eliberand o serie de metaboliti, in principal bioxid de carbon si metan. În dependenta de materia prima, cantitatea de metan in biogaz este de 35-80%. Cantitatea maxima de metan se obtine la fermentarea resturilor animaliere, in special de la complexele avicole.
Bigazul necesita a fi prelucrat pana la utilizare. De obicei este trecut prin separatoare speciale, unde metanul este separat de restul gazelor. Utilizarea biogazului brut (preseparat) poate duce la intoxicare, deoarece in restul gazelor se poate contine gaze toxice.
Dintre componentele chimice ale materiei organice gradele cele mai ridicate de conversiune in biogaz au celulozele, hemicelulozele si grasimile.
Fermentarea anaeroba nu poate avea loc in prezenta luminii si oxigenului, in lipsa unui mediu cu umiditate mare. La descompunerea materiei organice mai participa microorganismele fermentative nespecializate: bacterii celulozice, lactice, acetice, sulfat-reductoare si denitrificatoare, precum si numeroase specii de ciuperci si unele drojdii. Microorganismele mentionate isi petrec activitatea in prima faza a fermentarii.
În faza urmatoare, numita metanogeneza, actioneaza bacteriile metanogene anaerobe specializate in producerea de metan. Majoritatea metanobacteriilor folosesc ca substrat numai hidrogenul si bioxidul de carbon. Metanul se formeaza prin reducerea bioxidului de carbon si oxidarea hidrogenului gazos de catre metano-bacteriile, care folosesc hidrogen. Reactia sumara a procesului este:
CO2 + 4H2O --> CH4 + 2H2O + Q(energie)
Energia eliminata in urma procesului este mica si, de obicei, se utilizeaza la intretinerea procesului de baza, care are o productivitate mai mare la temperaturi de circa 40°C, ceea ce permite pe timp de iarna realizarea procesului de fermentare fara energie termica din exterior (nu necesita instalatii suplimentare).
Pe langa metan se mai elimina hidrogen, hidrogen sulfurat, vapori de apa, amoniac, azot, indol si scatol.
Metanul este componentul care confera biogazului valoare energetica. În stare pura este un gaz combustibil, lipsit de culoare, miros sau gust; mai usor decat aerul (M=16); arde cu flacara albastruie; are o putere calorica de 97 MJ pe mililitru (putin mai mult ca motorina). Biogazul, comparativ cu metanul pur, are o putere de 25 MJ/ml, din cauza prezentei in el a bioxidului de carbon si altor gaze. Metanul nu se liche-fiaza la temperatura mediului ambiant (de la -20°C pana la +40°C). Se pastreaza la presiuni joase in containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate in volume mici. De exemplu, o butelie de 0,1 ml la presiunea de 200 barili contine 28 ml de metan, cu care un tractor poate functiona 8 ore.
Întrebuintarea metanului.
a) Metanul se intrebuinteaza ca agent energetic. Este un combustibil superior carbunelui si chiar unor produse petroliere prin puterea calorica mai mare, cheltuieli de exploatare si transport mai redus.
b) metanul poate fi utilizat la obtinerea hidrogenului prin descompunere
CH4 --> C + 2H2
sau prin oxidare, cand se obtine carbon, vapori de apa sau oxizi de carbon si hidrogen
2CH4 + O2 --> 2CO + 4H2
c) este importanta reactia de clorurare a metanului, in urma carora se obtine clormetan, diclormetan, tricolormetan, tetraclormetan
CH4 + Cl2 --> CH3Cl + HCl
Prin clorurarea metanului se obtin unii dizolvanti si agenti frigorifici.
Prin nitrarea metanului se obtine nitrometanul, folosit ca dizolvant si in unele sinteze organice prin amonooxidare.

Sursa: www.instalatii.ro

SURSA 03 referatele.com

In faza metanogena actioneaza bacteriile metanogene, anaerobe, specializate in producerea de metan. In acesta se mai gasesc si urme de hidrogen, hidrogen sulfurat, mercaptani ,vapori de apa, amoniac, azot, indol si scatol.
Hidrogenul si bioxidul de carbon reprezinta un substrat caracteristic pentru metanogeneza. Majoritatea metanobacteriilor folosesc ca substrat numai hidrogenul si bioxidul de carbon. Metanul se formeaza prin reducerea bioxidului de carbon si oxidarea hidrogenului gazos (H+) de catre metanobacteriile care folosesc hidrogenul:
CO2 + 4H2O Ž CH4 + 2H 2O + energie
Bacteriile metanogene sunt foarte variate in privinta insusirilor morfologice, dar unitare din punct de vedere biochimic si fiziologic. Sunt singurele microorganisme care au o respiratie strict anaeroba si capacitatea de a produce metan prin procese metabolice. Ca forme de viata dintre cele mai vechi de pe Terra, bacteriile matanogene au fost incluse in regnul Archaebacteria.
Metanul este componenta care confera valoare energetica biogazului. In stare pura metanul este un gaz combustibil lipsit de culoare, miros sau gust, mai usor decat aerul, arde cu o flacara albastruie si are o putere calorica de 37 MJ/ml, putin mai ridicata decat a motorinei. Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere calorica de 25 MJ/ml, din cauza bioxidului de carbon cu care e in amestec.
Stocarea biogazului, chiar pentru intervale mici de timp, face parte din instalatia de fermentare anaeroba. Întrucât metanul nu se lichefiaza la temperatura ambianta, indiferent de presiunea folosita, el se pastreaza la presiuni joase in containere cu volum mare sau la presiuni ridicate volume mici. De exemplu o butelie de 0,1 ml contine la presiunea de 200 bari 28 ml biogaz, cu care un tractor greu poate functiona 8 ore.
O statie de biogaz mare, industriala este formata din:
1 - statie de pompare a apei reziduale
2 - decantor gravitational
3 - Ingrasator de namol
4 - statie de distributie a namolului
5 - reactor de fermentatie anaeroba dotat cu un clopot metalic pentru captarea biogazului.