Biyogaz Enerji Nedir?

Mikroorganizmaların yani bitki ve hayvanların organik madde potansiyeline biyogaz denir. Bu organik madde potansiyelinin enerji bakımından kullanılmasına da biyogaz enerjisi denir. Anaerobik ortamda metan ve karbondioksit üretilmesi sürecini içeren biyogaz enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir.

Temeli, organik atıkların anaerobik ortamda fermantasyonuna dayanan biyogaz; rengi olmayan, kokusu olmayan, havadan hafif, mavi bir alevle yanan ve içeriğinde organik maddeleri barındıran bir karışımdır. Bu karışımdaki gaz oranları sabit değildir ve bu oranlar ortamın sıcaklığına, su miktarına, pH değerine ve kullanılan hammaddeye göre değişiklik gösterir.

Biyogaz bileşiminin içinde tipik olarak;

• % 50-80 oranında Metan (CH₄),
• % 20-50 oranında Karbondioksit (CO₂),
• % 0-3 oranında Azot (N₂),
• % 0-5 oranında Hidrojen (H₂),
• % 0-1 oranında Su (H₂O),
• % 0,0005-0,0002 Hidrojen Sülfür (H₂S) bulunmaktadır.

Verimli biyogaz eldesi için en önemli etken bileşimindeki metan oranıdır. Bu sebeple bir biyogazdan daha çok verim almak isteniyorsa bileşimindeki metan oranının arttırılması gerekmektedir.

Biyogaz Nasıl Elde Edilir?

Üç aşamada gerçekleşen biyogaz oluşumunun birinci aşaması hidroliz, ikinci aşaması asit oluşumu ve üçüncü aşaması ise metan oluşumudur.

Hidroliz:

Hidroliz işlemi sırasında fermantasyon ve hidroliz bakterileri olarak adlandırılan bakteri grubu; organik maddenin üç temel unsuru olan karbonhidratları, proteinleri ve yağları karbondioksite ve asetik aside ve büyük bir kısmını da çözünür uçucu organik maddelere ayrıştırırlar. Son ayrıştırma işleminde uçucu organik bileşiklerin çoğu uçucu yağ asitleridir. Bu sebeple bu aşama, uçucu yağ asitlerinin oluşum aşaması olarak da adlandırılır.

Asit Oluşumu:

Bu aşamada, hidroliz aşamasının sonunda oluşan asetojenik (asit oluşturan) bakterileri, uçucu yağ asitlerini asetik aside dönüştürmek için serbest bırakılır ve bazı asetojenik bakteriler, uçucu yağ asitlerini asetik asit ve hidrojene dönüştürür. Asetojenik bakterilerinin diğer bir kısmı, açığa çıkan karbondioksit ve hidrojen ile asetik asit oluşturur. Ancak bu şekilde açığa çıkan asetik asit miktarı birincisine göre daha azdır. Asit üreten bakteriler, çözünür organik maddeleri asetik asit, uçucu yağ asitleri, hidrojen (H2) ve karbondioksit (CO2) gibi daha küçük anaerobik maddelere dönüştürür. Bu anaerobik maddelerin büyümesi asidik bir ortamda gerçekleşir. Asetik asit gibi uçucu yağ asidi bakterileri, büyümek ve çoğalmak için oksijen ve karbona ihtiyaç duyar. Asit üreten bakteriler, metanojenik bakterilerin ihtiyaç duyduğu oksijensiz ortamı sağlarlar. Asit üretimi metan üretiminden daha hızlıdır. Organik madde konsantrasyonundaki ani artış nedeniyle asit üretimi artar ve pH değeri düşer. Bu yüzden asit oluşturan bakterilerin metan bakterileri üzerinde inhibitör etkisi vardır.

Metan Oluşumu:

Oksijensiz fermantasyonun son adımı ise metan oluşumudur. Bu adımda metanojenler yani metan oluşturan bakteriler rol oynamaya başlar. Metanojenlerin bir kısmı karbondioksit ve hidrojeni; metan ve suyu oluşturmak için kullanırken diğer metanojenler ise ikinci aşamada oluşan asetik asidi kullanarak metan ve karbondioksiti oluşturmaktadır.  Bu üç aşamada farklı bakteri grupları rol oynar. Oksijensiz gerçekleşen fermantasyonun bekleme süresi, atık su ve atık organik maddelerin cinsleri, ortamın pH değeri içerdiği iyonlar ve bu değişkenlere bağlı olarak oluşan mikroorganizmaların yapısı üç farklı sıcaklık bölgesi oluşturur. Anaerobik fermantasyonun üçüncü aşamasında aktif olan metanojenik bakteriler fermantasyonun gerçekleştiği ortam sıcaklığına göre üç farklı grupta incelenir.

1. Psikofilik bakteriler için uygun çalışma sıcaklığı: 5-25°C
2. Mezofilik bakteriler için uygun çalışma sıcaklığı: 25-38°C
3. Termofilik bakteriler için uygun çalışma sıcaklığı: 50-60°C

Psikofilik bakterilerin habitatları deniz ve göl diplerindeki tortullar ve bataklıklar iken; termofilik bakteriler için ise yüksek sıcaklıkların olduğu volkanik ve jeotermal bataklıklardır.

Biyogaz Tesisi Nedir?

Biyogaz üretiminin yapıldığı tesislere biyogaz tesisi denir. Biyogaz tesisi en aktif temizleme sistemidir. Diğer tüm sistemler enerji üretmez, sadece kullanır. Biyogaz tesisleri, atıklardan biyogaz ve organik gübreler üretir. Biyogaz üretimi atmosfere metan salınımını engeller. Salınımı engellemek, küresel ısınmayı önlemenin en önemli yoludur.

Biyogaz üretimi için kullanılacak hammadde ön dengeleme (besleme) havuzuna aktarılır. Ön dengeleme havuzundaki hammadde bir karıştırıcı yardımıyla karıştırılır. Karıştırıcı sayesinde çökelmeler önlenir ve reaktöre gidecek atığın homojen olması sağlanır. Hammadde besleme havuzundan biyogaz reaktörüne aktarılır. Biyogaz reaktörünün içinde bulunan ısıtma boruları sayesinde hammadde çalışma sıcaklığına kadar ısıtılır. Reaktörden elde edilen biyogaz gaz depolama tankına gönderilir. Gaz depolama tankından da gaz türbinine gönderilen biyogazın burada elektrik enerjisine dönüşümü sağlanır.