Biogáz forrásának megtekintése

{{átdolgoz}}
[[Kép:Biogas plant sketch hu.svg|jobbra|bélyegkép|265px|Az erjesztett trágyából fejlődő gáz energia előállítására is használható]]
A '''biogáz''' szerves anyagok mikróbák által [[anaerob]] körülmények között történő lebontása során képződő gázelegy. Körülbelül 45-70% [[metán]]t (CH<sub>4</sub>), 30-55% [[szén-dioxid]]ot (CO<sub>2</sub>), [[nitrogén]]t (N<sub>2</sub>), [[hidrogén]]t (H<sub>2</sub>), [[kénhidrogén]]t (H<sub>2</sub>S), ammóniát és egyéb maradványgázokat tartalmaz (pl.: sziloxán, metil-merkaptánt (CH<sub>3</sub>SH)).

== A biogázképződés mikrobiológiája ==
[[Fájl:Biogasspeicher.jpg|thumb|right|250px|Biogázfejlesztő [[Németújvár]]ott]]
A biogázképződést négy fázisra lehet bontani. Ezek a következők:

# '''Hidrolízis''': a [[hidrolízis]] folyamán a szerves anyagokat ([[fehérje|fehérjék]], [[zsír]]ok, [[szénhidrát]]ok) bakteriális [[enzim]]ek alapegységekre bontják ([[aminosav]]akra, [[zsírsav]]akra, [[glükóz]]ra).
# '''Savképződés''': savképződéskor a feloldott anyagok szerves [[sav]]akká ([[ecetsav]]vá, [[propionsav]]vá, [[vajsav]]vá), kis szénatomszámú [[alkoholok]]ká, [[aldehid]]ekké, [[hidrogén]]né, [[szén-dioxid]]dá és egyéb [[gáz]]okká (például [[ammónia|ammóniává]], [[kén-hidrogén]]né) alakulnak. Ez a folyamat addig tart, amíg a [[baktériumok]] saját lebontó tevékenységeik következtében el nem pusztulnak, fel nem oldódnak (az alacsony [[pH]] miatt a baktériumok életkörülményei már nem megfelelőek).
# '''Acetogén fázis''': ebben a fázisban az [[acetogén baktérium]]ok az előző fázis anyagait alakítják ecetsavvá.
# '''Metánképződés''': ebben a fázisban az ecetsavat [[metanogén baktériumok]] [[metán]]ná, szén-dioxiddá és vízzé alakítják. A hidrogén (H<sub>2</sub>) és a szén-dioxid (CO<sub>2</sub>) metánná és [[víz]]zé alakul át: <math>\mathrm{CO_2 + 4 H_2 \rightarrow CH_4 + 2 H_2O}</math>

Összességében elmondható azonban, hogy a [[mikrobiológia]]i folyamatokat két fő fázisra bonthatjuk: az egyikben a [[fermentáció]] történik (első két fázis), a másodikban pedig a metánképződés. A második fázisban ugyanis az acetogén baktériumok csak a metanogén baktériumokkal együtt ([[szimbiózis]]ban) képesek működni.

Az optimális fermentáció követelménye a megfelelő [[szén–nitrogén arány]] (a szén aránya a nitrogénhez viszonyítva) a fermentálandó anyagban. Ideális esetben ez az arány 13:30. A lebontási maradékban található nitrogén vegyületek a növények számára könnyen felvehető formában vannak jelen.

== Biogáztermelés alapanyagai ==

* Állati trágyák (marhatrágya, sertéstrágya, baromfi trágya, marha hígtrágya, sertés hígtrágya)
* Szántóföldi növények (silókukorica, kalászos teljesnövény, cukorrépa, répalevél, fűszenázs)
* Élelmiszeripari melléktermék (melasz, szőlőtörköly, gyümölcstörköly, sörtörköly, gabona szeszmoslék)
* Kommunális hulladék (konyhai élelmiszer-hulladék, szennyvíziszap, zöldkaszálék)

== A biogáz felhasználásának lehetőségei ==
Magas energiatartalma miatt (kb. 50 - 60% [[metán]]) energiatermelésre lehet hasznosítani. A biogáz energiatartalmát a metántartalomból lehet következtetni: 1 ''m³'' metán 9,94 ''kWh'' energiát tartalmaz. 60%-os metántartalom esetén 1 ''m³'' biogáz 0,6 ''l'' tüzelőolaj energiájával egyenértékű. Lehetséges felhasználási módok:

# hagyományos, "ázsiai" felhasználások a több millió háztartásban (főzőlap, lámpa stb.);
# meleg víz előállítása biogáz üzemű kazánban;
# kapcsolt villamos- és hőenergia termelés (kogeneráció), hűtőközeg előállítása esetén trigeneráció;
# [[földgáz]] minőségű [[biometán]] előállítása;
# a jövőben [[bioszén-dioxid]] előállítása.

=== Hagyományos, "ázsiai" felhasználások ===

A biogáz tömeges használatának története nagyjából másfél évszázados, elsősorban Kínában és Ázsia más országaiban. Ezek túlnyomórészt nem ipari, hanem háztartási használatok, osztott termelést valósítanak meg a környezetet terhelő koncentrált termelés helyett. A fejlődő országok energiaellátását célzó programok eredményeképpen elterjedtek az egyszerű felépítésű biogáz üzemű tűzhelyek és lámpák. A vezetékes villamos rendszerektől elzárt területeken a biogáz üzemű lámpa lehetőséget biztosít olcsó fényforrás használatára.

=== Melegvíz előállítása biogáz kazánban ===
 
A biogáz egyszerű és olcsó hasznosítási módja biogáz égetésére alkalmas kazánban melegvíz előállítása is. A fejlődő országokban ez is elterjedt hasznosítási mód. A biogáz üzemű kazánokat el lehet látni olyan égőfejekkel is, melyek alkalmasak egyéb folyékony vagy légnemű energiahordozók elégetésére (fűtőolaj, földgáz, PB gáz). 

=== Kapcsolt villamos- és hőenergia termelés ===

A biogáz üzemű [[kapcsolt energiatermelés]], melynek felépítése azonos a földgáz üzemű kogenerációs berendezésekkel, a gázmotor nagyságától függően a biogáz energiatartalmának 25-42%-át képes villamos energiává alakítani, míg termikus hatásfoka 40%-körül alakul. A kis teljesítményű motorok elektromos hatásfoka alacsonyabb. A kogenerációs berendezések össz hatásfoka (elektromos és termikus) 75% fölött van. A biogáz használata áramtermelésre azért is előnyös lehet, mert földgázt válthat ki, csökkentve ezzel a külső szállítóktól való függést.

Lényegesen magasabb összhatásfok érhető el biometánüzemű törpeaggregát és bojler összeépítésével (a víz melegítése és a motorblokk hűtése azonos folyamatok), amely használati melegvíz mellett elektromos áramot is termel (az esetleg felesleges áram tárolása rövid távon akkumulátorral, hosszú távon vízbontással, H2 és O2 gázok tárolásával a legelőnyösebb). Bár az elektromos hatásfok alacsony, a termikus hatásfok magas; az egyedüli veszteségforrás a kipufogógázzal távozó hő, az összhatásfok 90% feletti. Ez a megoldás semmiféle hálózatot nem igényel (sem '''[[villamos-hálózat]]'''ot, sem '''[[távhő-hálózat]]'''ot), ezért '''[[osztott/családi termelés]]''' céljára (az '''[[élelmiszer-önellátás]]'''on kívül '''[[energia-önellátás]]'''ra is) előnyös.

=== [[Biometán]] előállítása ===

Számos technológia létezik, melynek segítségével a biogázban található szén-dioxidot és egyéb olyan gázokat le lehet választani, melyek eltávolítása után a földgáz minőségével egyező ún. [[biometán]]t kapunk. A biometán, amennyiben megfelel az MSZ 1648:2000 sz. földgáz minőségi paramétereknek, a földgáz hálózatba betáplálható. Magyarországon még nem valósítottak meg biogáz tisztító berendezést és földgáz hálózati betáplálást.

=== Jövőbeli [[bioszén-dioxid]] előállítása ===

A [[metanol-gazdaság]] egyik lényeges előnye az [[emissziómentes villamosenergia rendszer]], amelynek során [[direkt metanolcella]] alkalmazásával zárt ciklusban körforgást végez 4 elem, a metanol, az oxigén, a szén-dioxid és a víz. Ennek indításához, a fosszilis ill. ipari eredetű szén-dioxid kiváltásához használható bioszén-dioxid is (az ilyen gázgyártás során - a biomettán-gyártással szemben - a biometán a szennyező, akár el is fáklyázható).

== A biogáz Európában ==
2006-ban az Európai Unióban 62.200 GWh energiát állítottak elő biogázból. Ebbe az energiamennyiségbe beletartozik a [[depóniagáz]], [[Szennyvíztisztítás|szennyvíztelepi]] biogáz és az egyéb szerves anyagokból előállított biogáz is (többnyire mezőgazdasági biogáz üzemek).
Németország és Nagy-Britannia közel 36% és majd 32%-os részaránnyal a legnagyobb biogáz termelő országok közé tartoznak. A többi tagországban lényegesen kevesebb biogázt termelnek és hasznosítanak. Nagy-Britanniában a depóniagáz a meghatározó (90%), míg Németországban az egyéb biogáz termelés (főleg mezőgazdasági alapanyagokat hasznosító üzemek) közel 50%-os aránnyal a meghatározó.
Nagy-Britannia 1000 lakosra jutó átlagos energiatermelése biogáz alapon 28,1 Toe, míg Magyarországé 1 Toe.

{| class="wikitable"
! colspan="5" align=center style="background-color: #D8BFD8;" | Biogáz alapú energiatermelés 2006 (GWh)<ref name="BaroBiogas2007">[http://www.energies-renouvelables.org/observ-er/stat_baro/erec/baro179_a.asp Biogas barometer 2007 – EurObserv’ER] Systèmes solaires – le journal des énergies renouvelables n° 179, s. 51–61, 5/2007</ref>
|-----
! style="background-color: #D8BFD8;" | Állam
! style="background-color: #D8BFD8;" | Összesen
! style="background-color: #D8BFD8;" | Depóniagáz
! style="background-color: #D8BFD8;" | Szennyvíz
! style="background-color: #D8BFD8;" | Egyéb
|-----
| [[Németország]] || align="right" | 22 370|| align="right" | 6 670 || align="right" | 4 300 || align="right" | 11 400
|-----
| [[Egyesült Királyság|UK]] || align="right" | 19 720 || align="right" | 17 620 || align="right" | 2 100 || align="right" | 0
|-----
| [[Olaszország]] || align="right" | 4 110 || align="right" | 3 610 || align="right" | 10 || align="right" | 490
|-----
| [[Spanyolország]] || align="right" | 3 890 || align="right" | 2 930 || align="right" | 660 || align="right" | 300
|-----
| [[Franciaország]] || align="right" | 2 640 || align="right" | 1 720 || align="right" | 870 || align="right" | 50
|-----
| [[Hollandia]] || align="right" | 1 380 || align="right" | 450 || align="right" | 590 || align="right" | 340
|-----
| [[Ausztria]] || align="right" | 1 370 || align="right" | 130 || align="right" | 40 || align="right" | 1 200
|-----
| [[Dánia]] || align="right" | 1 100 || align="right" | 170 || align="right" | 270 || align="right" | 660
|-----
| [[Lengyelország]] || align="right" |	1 090 || align="right" | 320 || align="right" | 770 || align="right" | 10
|-----
| [[Belgium]] || align="right" | 970 || align="right" | 590 || align="right" | 290 || align="right" | 90
|-----
| [[Görögország]] || align="right" | 810 || align="right" | 630 || align="right" | 180 || align="right" | 0
|-----
| [[Finnország]] || align="right" | 740 || align="right" | 590 || align="right" | 150 || align="right" | 0
|-----
| [[Csehország]] || align="right" | 700 || align="right" | 300 || align="right" | 360 || align="right" | 40
|-----
| [[Írország]] || align="right" | 400 || align="right" | 290 || align="right" | 60 || align="right" | 50
|-----
| [[Svédország]] || align="right" | 390 || align="right" | 130 || align="right" | 250 || align="right" | 10
|-----
| [[Magyarország]] || align="right" | 120 || align="right" | 0 || align="right" | 90 || align="right" | 40
|-----
| [[Portugália]] || align="right" | 110 || align="right" | 0 || align="right" | 0 || align="right" | 110
|-----
| [[Luxemburg]] || align="right" | 100 || align="right" | 0 || align="right" | 0 || align="right" | 100
|-----
| [[Szlovénia]] || align="right" | 100 || align="right" | 80 || align="right" | 10 || align="right" | 10
|-----
| [[Szlovákia]] || align="right" | 60 || align="right" | 0 || align="right" | 50 || align="right" | 10
|-----
| [[Észtország]] || align="right" | 10 || align="right" | 10 || align="right" | 0 || align="right" | 0
|-----
| [[Málta]] || align="right" | 0 || align="right" | 0 || align="right" | 0 || align="right" | 0
|-----
! style="background-color: #D8BFD8;" |EU (GWh) || align="right" style="background-color: #D8BFD8;" | 62 200 || align="right" style="background-color: #D8BFD8;" | 36 250 || align="right" style="background-color: #D8BFD8;" | 11 050 || align="right" style="background-color: #D8BFD8;" | 14 900
|}

== A lebontási maradék hasznosítása ==

A [[Erjedés|fermentáció]] után visszamaradt anyag sokkal jobban alkalmazható talaj szerves anyag utánpótlás biztosítására, mint az istállótrágya, mert:

-az [[anaerob]] kezelés során az értékes nitrogén tartalom megőrződik,

-az elfolyó anyag savassága csökken, a pH értéke 7-ről 8-ra emelkedik,

-istállótrágya esetében a C/N arány 30-50%-kal csökken, tehát a keletkező termék alkalmas közvetlen mezőgazdasági alkalmazásra,

-a folyamatban a foszfor és kálium tartalom a növények számára könnyen felvehető állapotba kerül,

-a gyommagvak csírázóképessége mezofil folyamatban csökken, termofil folyamatban gyakorlatilag megszűnik,

-a termék sokkal kevesebb kellemetlen szaganyagot tartalmaz és könnyen vízteleníthető.

A fermentáció eredményeként a hulladék elhelyezéssel járó közegészségügyi problémák csökkennek, mert:

-az anaerob fermentáció során az emberre veszélyes [[Kórokozó|patogén baktériumok]] jelentős része elpusztul (termofil folyamatban teljes fertőtlenítés következik be),

-a termék térfogata számottevően csökken, tehát könnyebben és biztonságosabban tárolható,

-a környezetet szennyező anyagok koncentrációja csökken az anaerob fermentáció után
== Jegyzetek ==
{{jegyzetek}}
== Források ==

* Updated Guidebook on Biogas Development. United Nations, New York, 1984. Energy Resources Development Series No. 27. p.&nbsp;178, 30&nbsp;cm. * Bár döntő részben az ázsiai és óceániai '''családi''' fejlesztésekkel foglalkozik (melyek kb. 11-12 millióan vannak és rohamosan szaporodnak), a családi alkalmazás körében a mai napig a legfontosabb alapmű, teljes. A Budapesti Műegyetem Központi Könyvtárában a raktári szám: O372859
* [szerk.: Dr. Bai, Attila]: A biogáz. Száz magyar falu könyvesház Kht., Budapest, 2007. p.&nbsp;284+cca20, 27&nbsp;cm. {{ISBN|978-963-7024-30-6}}. * Noha az [[osztott (családi) termelés]] csak 10-15 oldalnyi (döntően a centralizált termeléssel foglalkozik), mégis fontos alapmű a technológiák, továbbá a magyarországi jogi környezet részletes ismertetésével. Bevezető részében igen értékes globális adatokat közöl.

== További információk ==
* [https://web.archive.org/web/20060102222543/http://www.biogas.hu/ Magyar Biogáz Egyesület]
* [http://biogaz.lap.hu/ Biogáz.lap.hu]
* [http://www.fachverband-biogas.de/ Fachverband Biogas e.V. Freising, Németország]
* [https://web.archive.org/web/20130728000427/http://www.ogin.nl/ OGIN Biogas B.V. - Termofil biogáz erőművek tervezése és kivitelezése]
* [http://www.okogaz.hu/ Ökogázprojekt Kft - Személyre Szabott Energia]
*[https://web.archive.org/web/20200414062234/http://medgyesegyhaza.hu/adat/htmlfiles/Biog%C3%A1z%20tech%20le%C3%ADr%C3%A1s.pdf Biogázüzemek működése, és biogázüzemi technológiák (Dr HajduJózsef 2009)]


== Kapcsolódó szócikkek ==
*[[megújuló energiaforrás]]ok
* [[bioetanol]]
* [[biodízel]]
* [[biomassza]]
*[[Metanogének|metanogén baktériumok]]
{{Nemzetközi katalógusok}}
{{portál|klímaváltozás|-}}

[[Kategória:Kémia]]
[[Kategória:Tüzelőanyagok]]
[[Kategória:Biotechnológia]]