Mọi thứ bạn cần biết về khí sinh học

Có rất nhiều nguồn năng lượng tái tạo ngoài những gì chúng ta biết như gió, năng lượng mặt trời, địa nhiệt, thủy lực, v.v. Hôm nay chúng ta sẽ phân tích và tìm hiểu về một nguồn năng lượng tái tạo, có lẽ không nổi tiếng như phần còn lại, nhưng có sức mạnh lớn. Đó là về khí sinh học.

Biogas là một loại khí mạnh được chiết xuất từ ​​chất thải hữu cơ. Ngoài nhiều lợi ích của nó, nó là một dạng năng lượng sạch và tái tạo. Bạn có muốn biết thêm về khí sinh học?

Đặc điểm khí sinh học

Khí sinh học là một loại khí được tạo ra trong môi trường tự nhiên hoặc trong các thiết bị cụ thể. Nó là sản phẩm của các phản ứng phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Chúng thường được sản xuất trong các bãi chôn lấp vì tất cả các chất hữu cơ lắng đọng đều bị phân huỷ. Khi chất hữu cơ tiếp xúc với các tác nhân bên ngoài, hoạt động của các vi sinh vật như vi khuẩn methanogenic (vi khuẩn xuất hiện khi không có ôxy và ăn khí mêtan) và các yếu tố khác làm phân huỷ nó.

Trong những môi trường không tồn tại oxy và những vi khuẩn này ăn chất hữu cơ, sản phẩm thải ra của chúng là khí mêtan và CO2. Do đó, thành phần của khí sinh học nó là một hỗn hợp được tạo thành từ 40% và 70% metan và phần còn lại là CO2. Nó cũng có một tỷ lệ nhỏ khác của các khí như hydro (H2), nitơ (N2), oxy (O2) và hydro sulfua (H2S), nhưng chúng không phải là cơ bản.

Khí sinh học được sản xuất như thế nào

Khí sinh học được sản xuất bằng cách phân hủy kỵ khí và rất hữu ích để xử lý chất thải phân hủy sinh học, vì nó tạo ra nhiên liệu có giá trị cao và tạo ra một loại nước thải có thể được sử dụng như một chất điều hòa đất hoặc làm phân trộn thông thường.

Với khí này năng lượng điện có thể được tạo ra theo nhiều cách khác nhau. Đầu tiên là sử dụng tuabin để chuyển khí và tạo ra điện. Một cách khác là sử dụng khí đốt để tạo ra nhiệt trong lò nướng, bếp, máy sấy, nồi hơi hoặc các hệ thống đốt khác cần khí đốt.

Vì được tạo ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ nên nó được coi là một dạng năng lượng tái tạo có khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch. Với nó, bạn cũng có thể thu được năng lượng để nấu nướng và sưởi ấm giống như khí đốt tự nhiên hoạt động. Tương tự, khí sinh học được kết nối với máy phát điện và tạo ra điện thông qua động cơ đốt trong.

Tiềm năng năng lượng

Có thể nói khí sinh học có tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch là do nó thực sự phải có năng lượng lớn. Với một mét khối khí sinh học nó có thể tạo ra ánh sáng lên đến 6 giờ. Ánh sáng được tạo ra có thể đạt tới tương đương với bóng đèn 60 watt. Bạn cũng có thể chạy tủ lạnh mét khối trong một giờ, tủ ấm trong 30 phút và động cơ HP trong 2 giờ.

Vì vậy, khí sinh học được coi là một loại khí mạnh mẽ với khả năng năng lượng đáng kinh ngạc.

Lịch sử khí sinh học

Những đề cập đầu tiên có thể được nhìn thấy về loại khí này có từ năm 1600, khi một số nhà khoa học xác định loại khí này là khí sinh ra từ sự phân hủy chất hữu cơ.

Trong những năm qua, vào năm 1890, nó được xây dựng bể ủ sinh học đầu tiên nơi sản xuất khí sinh học và nó đã ở Ấn Độ. Năm 1896, đèn đường ở Exeter, Anh, được cung cấp năng lượng bằng khí gas thu được từ các lò phân hủy làm lên men bùn từ cống rãnh của thành phố.

Khi hai cuộc chiến tranh thế giới kết thúc, cái gọi là các nhà máy sản xuất khí sinh học bắt đầu lan rộng ở châu Âu. Trong các nhà máy này, khí sinh học được tạo ra để sử dụng trong ô tô thời đó. Bể Imhoff được biết đến là bể có khả năng xử lý nước thải và lên men các chất hữu cơ để sản xuất khí sinh học. Khí được tạo ra được sử dụng cho hoạt động của các nhà máy, cho các phương tiện giao thông đô thị và ở một số thành phố, nó được bơm vào mạng lưới khí đốt.

Khuếch tán khí sinh học bị cản trở bởi việc tiếp cận dễ dàng và hiệu suất của nhiên liệu hóa thạch và, sau cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 70, việc nghiên cứu và phát triển khí sinh học đã được bắt đầu trở lại ở tất cả các nước trên thế giới, tập trung nhiều hơn vào các nước Mỹ Latinh.

Trong 20 năm gần đây, sự phát triển của khí sinh học đã có nhiều bước tiến quan trọng nhờ những khám phá về quá trình vi sinh và sinh hóa hoạt động trong đó và nhờ việc khảo sát hành vi của các vi sinh vật can thiệp vào điều kiện yếm khí.

Biodigesters là gì?

Biodigesters là loại thùng kín, kín và không thấm nước, nơi chất hữu cơ được đặt và được phép phân hủy và tạo ra khí sinh học. Thiết bị định vị sinh học phải đóng cửa và kín đáo để vi khuẩn kỵ khí có thể hoạt động và phân giải chất hữu cơ. Vi khuẩn methanogenic chỉ phát triển trong môi trường không có oxy.

Các lò phản ứng này có kích thước hơn 1.000 mét khối công suất và chúng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ ưa nhiệt (từ 20 đến 40 độ) và ưa nhiệt (hơn 40 độ).

Khí sinh học cũng được chiết xuất từ ​​các bãi chôn lấp, khi các lớp chất hữu cơ được lấp đầy và đóng lại, môi trường không có oxy được tạo ra, trong đó vi khuẩn sinh methanogenic đang phân giải chất hữu cơ và tạo ra khí sinh học được chiết xuất qua các ống dẫn điện.

Ưu điểm của thiết bị đốt sinh học so với các thiết bị phát điện khác là chúng có tác động đến môi trường thấp và không yêu cầu nhân viên có trình độ cao. Ngoài ra, là sản phẩm phụ của quá trình phân hủy chất hữu cơ, phân hữu cơ có thể được tái sử dụng để bón cho cây trồng trong nông nghiệp.

Đức, Trung Quốc và Ấn Độ là một số quốc gia tiên phong trong việc giới thiệu loại hình công nghệ này. Ở Mỹ Latinh, Brazil, Argentina, Uruguay và Bolivia đã cho thấy sự tiến bộ đáng kể trong việc hòa nhập.

Ứng dụng khí sinh học ngày nay

Ở Mỹ Latinh, khí sinh học được sử dụng để xử lý sự tồn đọng ở Argentina. Bã thải là chất cặn được tạo ra trong quá trình công nghiệp hóa mía đường và trong điều kiện yếm khí, nó bị phân hủy và tạo ra khí sinh học.

Số lượng thiết bị kiểm tra sinh học trên thế giới vẫn chưa được xác định. Ở châu Âu chỉ có 130 biodigesters. Tuy nhiên, điều này hoạt động giống như lĩnh vực năng lượng tái tạo khác như năng lượng mặt trời và gió, tức là khi công nghệ được phát hiện và phát triển, chi phí sản xuất giảm và độ tin cậy của việc tạo khí sinh học được cải thiện. Vì vậy, có thể tin rằng họ sẽ có một lĩnh vực phát triển rộng lớn trong tương lai.

Việc áp dụng khí sinh học ở các vùng nông thôn là rất quan trọng. Đầu tiên là sản xuất năng lượng và phân bón hữu cơ cho nông dân ở những vùng biên nhất, những người có thu nhập thấp hơn và khó tiếp cận với các nguồn năng lượng thông thường.

Đối với các vùng nông thôn, công nghệ đã được phát triển nhằm tạo ra các thiết bị tiêu hủy với chi phí tối thiểu và dễ vận hành bảo trì. Năng lượng cần sản xuất không nhiều như ở thành thị nên không có điều kiện để hiệu quả cao.

Một khu vực khác mà khí sinh học được sử dụng ngày nay Nó thuộc lĩnh vực nông nghiệp và nông nghiệp. Mục tiêu của khí sinh học trong các lĩnh vực này là cung cấp năng lượng và giải quyết các vấn đề nghiêm trọng do ô nhiễm gây ra. Với thiết bị khử mùi sinh học, việc ô nhiễm chất hữu cơ có thể được kiểm soát tốt hơn. Các thiết bị khử mùi sinh học này có hiệu quả hơn và ứng dụng của chúng, ngoài việc có chi phí ban đầu cao, còn có các hệ thống vận hành và bảo trì phức tạp hơn.

Những tiến bộ gần đây trong thiết bị đồng phát đã cho phép sử dụng hiệu quả hơn khí được tạo ra và những tiến bộ liên tục trong kỹ thuật lên men đảm bảo sự phát triển bền vững trong lĩnh vực này.

Khi loại hình công nghệ này được kết hợp, bắt buộc các sản phẩm được thải vào mạng lưới thoát nước của các thành phố hoàn toàn hữu cơ. Nếu không, hoạt động của các hầm tiêu có thể bị ảnh hưởng và việc sản xuất khí sinh học gặp nhiều khó khăn. Điều này đã xảy ra ở một số quốc gia và biodigesters đã bị bỏ rơi.

Một thực tế rất phổ biến trên khắp thế giới là bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Mục tiêu của việc thực hành này là loại bỏ lượng lớn chất thải được tạo ra ở các thành phố lớn và với điều này, với các kỹ thuật hiện đại, người ta có thể chiết xuất và làm sạch khí mêtan được tạo ra và hàng chục năm trước điều này đã tạo ra nhiều vấn đề nghiêm trọng. Các vấn đề như thảm thực vật chết ở các khu vực gần bệnh viện, mùi hôi và có thể nổ.

Sự tiến bộ của kỹ thuật khai thác khí sinh học đã cho phép nhiều thành phố trên thế giới, chẳng hạn như Santiago de Chile, sử dụng khí sinh học như một nguồn điện trong mạng lưới phân phối khí tự nhiên ở các trung tâm đô thị.

Biogas có nhiều kỳ vọng trong tương lai, vì nó là một loại năng lượng sạch, tái tạo giúp giảm thiểu ô nhiễm và các vấn đề xử lý chất thải. Ngoài ra, nó còn đóng góp tích cực cho nông nghiệp, được xem như một sản phẩm phụ hữu cơ giúp hỗ trợ chu kỳ sống của sản phẩm và khả năng sinh sản của cây trồng.