Upload
turescu
View
16
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
asdsaf
Citation preview
1
TETEHNHNOLOGIAOLOGIAMETANIZMETANIZĂĂRIIRIIIstoric și generalitățiProcesul biologic de digestie anaerobăCalitatea substratului și randamentulbiogazuluiTipologia și funcționarea instalațiilor de biogazParametrii funcţionării şi ai controluluiTratamente și utilizări ale biogazuluiSituația în Europa
2
ISTORICISTORIC
�� 17761776: A: A. V. VOLTAOLTA -- descoperdescoperăă degajarea de gazdegajarea de gazdintrdintr--o mlao mlaşştintinăă;;
�� 17871787: A. L. LAVOISIER: A. L. LAVOISIER –– denumedenumeşşte gazul dete gazul demlamlaşştintinăă:: ““gazgaz hidrogeniumhidrogenium carbonatumcarbonatum””;;
�� 18651865 ++ 18921892: congresul interna: congresul internaţţional alional alnomenclaturii chimicenomenclaturii chimice �� ““metanmetan””;;
�� ÎÎnceputul secolului XXnceputul secolului XX: prima instala: prima instalaţţie deie deproducere a gazului metan:producere a gazului metan: ExeterExeter (MB);(MB);
�� Epoca modernEpoca modernăă:: metanizareametanizarea nnăămolurilormolurilorurbane (epurarea apelor uzate)urbane (epurarea apelor uzate) şşi a dejeci a dejecţţiilor deiilor dela crescla crescăătoriile de animale.toriile de animale.
3
GENERALITGENERALITĂĂȚȚII
1 m3 degaz
metan =8570 kcal
1,15 lbenzină
1,7 L alcool
1 Lmotorină
1,3 kgcărbune
0,94 m3 gaznatural
9,7 kW/helectricitate
4
PROCESUL BIOLOGIC DEDIGESTIE ENAEROBĂ
�� Digestia anaerobDigestia anaerobăă este un proceseste un procesbiologic realizat de o comunitate debiologic realizat de o comunitate demicroorganisme anaerobe, care permitemicroorganisme anaerobe, care permitetransformarea materiei organicetransformarea materiei organice îînnbiogaz (gaz biologic), constituitbiogaz (gaz biologic), constituit îînnprincipal din metanprincipal din metan șși anhidridi anhidridăăcarboniccarbonicăă (CO(CO22).).
� Procentul de metan variază de la unminimul de 50% până la 80%.
5
MICROORGANISME ACTIVEMICROORGANISME ACTIVE ÎÎNNPROCESUL DE METANIZAREPROCESUL DE METANIZARE�� Bacterii hidrolitice:Bacterii hidrolitice:
�� descompun macromoleculele biodegradabiledescompun macromoleculele biodegradabile îîn substann substanțțe maie maisimple;simple;
�� Bacterii acidogene:Bacterii acidogene:�� utilizeazutilizeazăă ca substrat compuca substrat compușșii organici simpli eliberaii organici simpli eliberațți dei de
bacteriile hidrolitice;bacteriile hidrolitice;�� Bacterii acetogene:Bacterii acetogene:
�� utilizeazutilizeazăă substraturile rezultate din activitatea precedentelorsubstraturile rezultate din activitatea precedentelordând nadând nașștere la acetat, hidrogentere la acetat, hidrogen șși anhidride carbonice;i anhidride carbonice;
�� Bacterii omoacetogene:Bacterii omoacetogene:�� sintetizeazsintetizeazăă acetat plecând de la anhidride carboniceacetat plecând de la anhidride carbonice șșii
hidrogen;hidrogen;�� Bacterii metanogene:Bacterii metanogene:
�� produc metanproduc metan șși anhidride carbonice din acid acetic, numitei anhidride carbonice din acid acetic, numiteacetoclastici;acetoclastici;
�� produc metan plecând de la anhidride carboniceproduc metan plecând de la anhidride carbonice șși hidrogen.i hidrogen.
6
ETAPELE PROCESULUIETAPELE PROCESULUIANAEROBANAEROB
�� HidrolizaHidroliza
Materiaorganicăcomplexă
ProteineProteine
GrGrăăsimisimi
CelulozCelulozăă
AmidonAmidon
7
�� AcidogenezaAcidogeneza
ProteineProteine
GrGrăăsimisimi
CelulozCelulozăă
AmidonAmidon
Acid lacticAcid lactic
Acid butiricAcid butiric
CompuCompușși neutrii neutri(etanol)(etanol)
ETAPELE PROCESULUIETAPELE PROCESULUIANAEROBANAEROB
8
�� AcetogenezaAcetogeneza
Acizii organiciAcizii organicicu lancu lanțț scurtscurt
PrecursoriPrecursori
aiai
metanului:metanului:
acetat,acetat,
(acid acetic:(acid acetic:
CH3COOH),CH3COOH),
CO2CO2 șși H2i H2
ETAPELE PROCESULUIETAPELE PROCESULUIANAEROBANAEROB
9
� De la acidul acetic:
CH3COOH � CH4 + CO2
� De la etanol:
2CH3CH2OH + CO2� CH4 + 2CH3COOH
� De la bioxidul de carbon:
CO2 + 4H2 � CH4 + 2H2O
MetanogenezaMetanogeneza
10
Macro-molecule
Monomeri
Acizi organici, alcooli, …
Acetat CO2 + H2
CO2 + CH4 CH4
Hidroliza
Acidogeneza
Acetogeneza
Metanogeneza
Principalele căi metabolice şi natura populaţiilormicrobiene ce intervin în fermentarea anaerobă
Bacterii hidrolitice
Bacterii acidogene
Bacterii acetogene
Bacterii homoacetogene
Bacterii metanogeneacetolactaze
Bacterii metanogenehidrogenofile
11
SPECII DE MICROORGANISME ACTIVESPECII DE MICROORGANISME ACTIVEÎÎN PROCESUL DE METANIZAREN PROCESUL DE METANIZARE
� Bacterii hidrolitice şi fermentative(hidroliză şi acidogeneză):� Eubacterii strict anaerobe şi facultative: Clostridium,
Bacillus, Ruminococcus, Enterobateroïdes,Propionibacterium, Butivibrio.
� Bacterii acetogene (acetogeneză):� Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa,
Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelobacter,Butyribacterium, Eubacterium, Syintrophobacter,Syntrophomonas, Desulfovibrio, Desulfobacter,Desulfotomaculum, Desulfomonas…
� Bacterii metanogene (metanogeneză):� Methanobacterium, Methanococcus,
Methanobrevibacter…
12
CALITATEA SUBSTRATULUICALITATEA SUBSTRATULUI ȘȘIIRANDAMENTUL BIOGAZULUIRANDAMENTUL BIOGAZULUI
33094-952,0-3,7Rebuturi distilație mere
180-60085-8985-90Paie
350-3908634Siloz porumb
40070-8032,0-32,5Dejecții solide păsări
200-40075-7710-29Dejecții lichide păsări
45075-9020-25Dejecții solide porcine
260-45060-852,5-9,7Dejecții lichide porcine
200-30065-8511-25Dejecții solide bovine
200-26068-856-11Dejecții lichide bovine
RandamentRandamentde biogazde biogaz
(m(m33/t S.O.)/t S.O.)
SubstanSubstanțțăăorganicorganicăă(% S.U.)(% S.U.)
ConConțținutinutde S.U.de S.U.
(%)(%)
Tipul de materialTipul de material
14
AVANTAJELE MATANIZAVANTAJELE MATANIZĂĂRIIRII�� Posibilitatea utilizPosibilitatea utilizăării metanului ca sursrii metanului ca sursăă
de energie;de energie;�� Metanul este inodorMetanul este inodor îîn raport cu aln raport cu alţţii
combustibili (motorina);combustibili (motorina);�� Biogazul conBiogazul conţţine 55ine 55 pâpânnăă la 85% metanla 85% metan şşii
poate fi debarasat de hidrogenul sulfurat;poate fi debarasat de hidrogenul sulfurat;�� CantitCantităăţţile de nile de năămol obmol obţţinute sunt maiinute sunt mai
scscăăzute (5 pzute (5 pâânnăă la 10 ori mai pula 10 ori mai puţţin fain faţţăă dedeprocedeele aerobe);procedeele aerobe);
�� Biomasa activBiomasa activăă are nevoi limitate pentruare nevoi limitate pentruefluenefluenţţi foarte diveri foarte diverşşi;i;
�� Procedeul nu este consumator de energie;Procedeul nu este consumator de energie;�� BilanBilanţţul carbonului este neutru...ul carbonului este neutru...
15
TIPOLOGIATIPOLOGIA ȘȘI FUNCI FUNCȚȚIONAREAIONAREAINSTALAINSTALAȚȚIILOR DE BIOGAZIILOR DE BIOGAZ
�� InstalaInstalațțee cu canal tip plugcu canal tip plug--flowflowsausau flux cu pistonflux cu piston;;
�� InstalaInstalațțieie cilindriccilindricăă tip uptip up--flowflowamestecatamestecat;;
�� InstalaInstalațțieie tip supertip super ––flowflow pentrupentrubiomasbiomasăă superdenssuperdensăă;;
16
InstalaInstalațțee cu canal tip plugcu canal tip plug--flowflow sausau flux cu pistonflux cu piston
19
InstalaInstalațțieie tip supertip super ––flowflow pentrupentru biomasbiomasăă superdenssuperdensăă
20
� Producerea metanului pornind de lagunoiul de grajd:
� 1 t gunoi de grajd proaspăt � 50 – 60 m3
gaze, din care:� 50 – 55 % CH4� 40 % CO2� 2% N2� 1 % O2� +H2S.
� După fermentare rezultă un produs carea pierdut 25 – 30 % din materiaorganică iniţială.
Exemplu:
21
PARAMETRI DE FUNCŢIONARE ŞICONTROL
� Valoarea pH: valorile optime ale materialuluiintrodus în reactor trebuie să se situeze între 6 şi 7;
� Temperatura: bacteriile metanogene sunt inactivela temperaturi ridicate sau joase;
� Doza de aport: cantitatea de material rezidualproaspăt la unitatea de volum de reactor pe zi;
� Timpul de sejur/şedere/reţinere: timpul mediuîn care o anumită cantitate de material rezidualrămâne în reactor pentru a fi supus acţiuniibacteriilor metanogene;
22
PARAMETRI DE FUNCŢIONARE ŞICONTROL
� Toxicitatea:
Concentraţii inhibitoareInhibitori5000 ppmSulfat (SO4
¯¯)40000 ppmNitrat (calculat ca N)0,05 mg/mlClorura de sodiu (NaCl)100 mg/lCupru (Cu++)200 mg/lCrom (Cr+++)200-500 mg/lNichel (Ni+++)3500 – 5500 mg/lSodiu (Na+)2500 – 4500 mg/lPotasiu (K+)
Circa 1500 mg/lMangan (Mn++)1000 – 1500 mg/lMagneziu (Mg++)2500 – 4500 mg/lCalciu (Ca++)