Что такое биогаз? | National Grid Group

1. Биогаз – это газ с множеством названий

Биогаз чаще всего называют биометаном. В США его также иногда называют болотным газом, канализационным газом, компостным газом и болотным газом.

Биогаз представляет собой природный возобновляемый источник энергии, получаемый в результате распада органических веществ. Биогаз не следует путать с «природным» газом, который является невозобновляемым источником энергии.
 

2. Биогаз и биомасса: сходства и различия

Биомасса и биогаз являются биотопливом; их можно сжигать для получения энергии. Но биомасса – это твердый органический материал. Биомасса использовалась в качестве источника энергии с тех пор, как люди впервые открыли огонь и сжигали древесину, растения и навоз животных для получения энергии.

Сегодня многие электростанции работают за счет сжигания биомассы прессованных древесных гранул – побочного продукта деревообработки и производства мебели. Заменив ископаемый уголь, биомасса позволяет производить возобновляемую электроэнергию.

Другой способ представить различия состоит в том, что биомасса является сырьем, а биогаз — конечным продуктом.

При естественном разложении биомассы или в промышленных масштабах в анаэробных реакторах образуется биогаз.

Другой способ представить различия состоит в том, что биомасса является сырьем, а биогаз — конечным продуктом.

 

3. Биогаз – не новое открытие

Анаэробный процесс разложения (или ферментации) органического вещества происходил в природе миллионы лет, еще до появления ископаемого топлива, и продолжает происходить вокруг нас в Натуральный мир. Сегодняшнее промышленное преобразование органических отходов в энергию на биогазовых установках — это просто быстрое развитие способности природы перерабатывать свои полезные ресурсы.

Первое использование человеком биогаза, как полагают, датируется 3000 г. до н. э. на Ближнем Востоке, когда ассирийцы использовали биогаз для обогрева своих ванн.

Химик 17 ^-го -го века Ян Баптист ван Гельмонт обнаружил, что горючие газы могут образовываться из разлагающихся органических веществ. Ван Гельмонт также внес в научный словарь слово «газ», происходящее от греческого слова «хаос».

Первая крупная установка анаэробного сбраживания была построена в 1859 году в колонии прокаженных в Бомбее.

Изобретательный викторианский инженер Джон Уэбб из Бирмингема создал канализационную лампу, которая превращала сточные воды в биогаз для освещения уличных фонарей. Единственная оставшаяся канализационная лампа Уэбба в Лондоне теперь находится недалеко от Стрэнда на Картинг-лейн — или, как сказали бы некоторые шутники, на Фартинг-лейн.

Анаэробное сбраживание использовалось в качестве средства очистки городских сточных вод перед химической очисткой. В развивающихся странах анаэробный процесс по-прежнему считается недорогой, естественной альтернативой химикатам и уменьшению количества дизентерийных бактерий.

И давайте не будем забывать, что в «Безумном Максе: за пределами Громового купола» постапокалиптическое поселение Бартертаун, которым управляет ужасающая тетушка Тины Тернер, питается от биогазовой системы свинофермы, где биогаз используется для питания транспортных средств, преследующих пустыню.
 

4. Сегодня Китай лидирует в мире по использованию биогаза

В Китае находится наибольшее количество биогазовых установок, около 50 миллионов домохозяйств используют биогаз. В основном это сельские районы и небольшие домашние и деревенские заводы.

Факел Олимпийских игр 2008 года в Пекине работал на биогазе.

Кроме того, факел Олимпийских игр 2008 года в Пекине работал на биогазе.
 

5. В Великобритании в настоящее время эксплуатируется 109 биогазовых установок, в то время как в США насчитывается более 2200 площадок, производящих биогаз. Первый пик роста пришелся на 2016 год, когда было построено 33 новых завода.

0059 Ассоциация анаэробного сбраживания и биоресурсов .

В 2020 году молочная ферма в Сомерсете, принадлежащая Biocow, первой подключила производство биогаза напрямую к национальной системе передачи.

В США имеется более 2200 действующих площадок по производству биогаза во всех 50 штатах – 250 анаэробных установок на фермах; 1 269 установок по восстановлению водных ресурсов с использованием анаэробного метантенка; 66 автономных систем, перерабатывающих пищевые отходы; и 652 проекта по свалочному газу – согласно Американский совет по биогазу .

Они считают, что потенциал роста биогазовой промышленности США огромен, подсчитывая, что ежегодно может производиться 103 триллиона киловатт-часов электроэнергии; при сокращении выбросов эквивалентно удалению с дорог 117 миллионов легковых автомобилей.
 

6. Праздничных пищевых отходов достаточно для обогрева биогазом 25 000 домов

По оценкам WRAP , домохозяйства Великобритании, гостиничный бизнес и общественное питание, производство продуктов питания, розничная и оптовая торговля производят около 10 миллионов тонн пищевых отходов в год. Если бы все это перерабатывалось с помощью анаэробного сбраживания, отрасль могла бы производить 11 ТВт-ч биогаза — этого достаточно для обогрева 830 000 домов — и сократить выбросы на 8,8 млн тонн CO 9 .0078 2 эквивалент, или 2% годовых выбросов Великобритании.

Только в рождественский сезон Великобритания выбрасывает 270 000 тонн продуктов питания. Эти оставшиеся пироги с фаршем, жареные овощи и рождественские пудинги будут генерировать 300 ГВтч биогаза — достаточно для обогрева 25 000 домов — и сократить выбросы углекислого газа на 236 000 тонн.

По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), ежегодно на свалки выбрасывается более 70 миллиардов фунтов (5000000000 камней) пищевых отходов. 24% всех твердых отходов на свалках составляют продукты питания, которых больше, чем любого другого материала в бытовом мусоре. Американские отходы увеличиваются на 23% только во время курортного сезона , и это в основном включает пищевые отходы. Свалки являются третьим по величине источником выбросов метана, связанных с деятельностью человека, в США, поэтому сокращение пищевых отходов является важным фактором, способствующим сокращению выбросов биогаза.

Это пища для размышлений.
 

Биогаз — возобновляемый природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)

• Основы
• +Меню

Биогаз из биомассы

Биогаз – это богатый энергией газ, получаемый в результате анаэробного разложения или термохимической конверсии биомассы. Биогаз состоит в основном из метана (CH ₄ ), того же соединения, что и природный газ, и двуокиси углерода (CO ₂ ). Содержание метана в сыром (необработанном) биогазе может варьироваться от 40% до 60%, при этом CO ₂ составляет большую часть остатка вместе с небольшим количеством водяного пара и других газов. Биогаз можно сжигать непосредственно в качестве топлива или очищать от CO ₂ и другие газы для использования так же, как природный газ. Обработанный биогаз можно назвать возобновляемым природным газом или биометаном .

Анаэробное разложение биомассы происходит, когда анаэробные бактерии — бактерии, которые живут без присутствия свободного кислорода — поедают и расщепляют или переваривают биомассу и производят биогаз. Анаэробные бактерии естественным образом встречаются в почве, водоемах, таких как болота и озера, а также в пищеварительном тракте человека и животных. Биогаз образуется и может собираться на свалках твердых бытовых отходов и в прудах для хранения навоза. Биогаз также можно производить в контролируемых условиях в специальных резервуарах, называемых 9.0111 Анаэробные метантенки . Материал, остающийся после завершения анаэробного сбраживания, называется дигестатом, который богат питательными веществами и может использоваться в качестве удобрения.

Термохимическая конверсия биомассы в биогаз может быть достигнута посредством газификации. Министерство энергетики США поддерживает исследования по газификации биомассы для производства водорода.

Биогаз может квалифицироваться как возобновляемое топливо для производства электроэнергии в соответствии с государственными стандартами портфеля возобновляемых источников энергии. Он также квалифицируется в соответствии с Программой стандартов возобновляемого топлива США как усовершенствованное или целлюлозное биотопливо и в соответствии с Калифорнийским стандартом низкоуглеродного топлива в качестве сырья для низкоуглеродного топлива. Почти весь биогаз, потребляемый в настоящее время в Соединенных Штатах, производится в результате анаэробного разложения и используется для производства электроэнергии.

Сбор и использование биогаза на свалках

Свалки твердых бытовых отходов являются источником биогаза. Биогаз вырабатывается естественным образом анаэробными бактериями на свалках твердых бытовых отходов и называется свалочным газом . Свалочный газ с высоким содержанием метана может быть опасен для людей и окружающей среды, поскольку метан легко воспламеняется. Метан также является сильным парниковым газом. Биогаз содержит небольшое количество сероводорода, вредного и потенциально токсичного соединения в высоких концентрациях.

Источник: адаптировано из проекта National Energy Education Project (общественное достояние)

В Соединенных Штатах правила Закона о чистом воздухе требуют, чтобы на полигонах твердых бытовых отходов определенного размера были установлены и функционировали системы сбора и контроля свалочного газа. Некоторые свалки сокращают выбросы свалочного газа за счет улавливания и сжигания или сжигания свалочного газа. При сжигании метана в составе свалочного газа образуется CO ₂ , но CO ₂ не является таким сильным парниковым газом, как метан. Многие свалки собирают и перерабатывают свалочный газ для удаления CO 9 .0078 2 , водяной пар и сероводород и использовать их для производства электроэнергии или продавать в качестве заменителя природного газа.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2020 году около 256 миллиардов кубических футов свалочного газа было собрано на 327 свалках в США и сожжено для производства около 10 миллиардов киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, или около 0,3% общая выработка электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2020 г.

Биогаз из сточных и промышленных сточных вод

Многие муниципальные очистные сооружения и производители, такие как бумажные фабрики и предприятия пищевой промышленности, используют анаэробные варочные котлы как часть своих процессов обработки отходов. Некоторые очистные сооружения и промышленные предприятия собирают и используют биогаз, полученный в анаэробных варочных котлах, для нагрева варочных котлов, что улучшает процесс анаэробного брожения и уничтожает патогены, а некоторые используют его для выработки электроэнергии для использования на предприятии или для продажи. По оценкам EIA, в 2020 году 61 предприятие по переработке отходов этого типа в США произвело в общей сложности около 1 миллиарда кВтч электроэнергии.

Анаэробные реакторы на очистных сооружениях в Линкольне, штат Небраска

Источник: правительство Линкольна, штат Небраска (защищено авторским правом)

Анаэробный реактор на молочной ферме

Источник: Университет штата Мичиган (защищено авторским правом)

Использование биогаза из отходов животноводства

Некоторые молочные фермы и животноводческие фермы используют анаэробные варочные котлы для производства биогаза из навоза и использованного подстилочного материала из своих коровников.