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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Die Gewinnung von Biogas aus organischen Abfällen basiert auf deren Eigenschaft, durch die sogenannte „Methan-Fermentation“ unter anaeroben (ohne Luft) Bedingungen brennbares Gas freizusetzen. Das bei der Methanvergärung erzeugte Biogas ist eine Mischung aus 50–80 % Methan, 20–50 % Kohlendioxid, etwa 1 % Schwefelwasserstoff und geringen Mengen einiger anderer Gase (Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Kohlenmonoxid usw.). ). Denken Sie daran, dass 1 m2 Methan bei der Verbrennung Energie freisetzt, die etwa 20-25 MJ entspricht.

Die „Methanfermentation“ wiederum findet beim Abbau organischer Stoffe aufgrund der lebenswichtigen Aktivität zweier Hauptgruppen von Mikroorganismen statt. Eine Gruppe von Mikroorganismen, die üblicherweise als säurebildende Bakterien oder fermentative Mikroorganismen bezeichnet werden, zerlegt komplexe organische Verbindungen (Ballaststoffe, Proteine, Fette usw.) in einfachere, während im fermentierten Medium primäre Fermentationsprodukte erscheinen – flüchtige Fettsäuren, niedriger Alkohole, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Essig- und Ameisensäure usw. Diese weniger komplexen organischen Substanzen sind eine Nahrungsquelle für die zweite Gruppe von Bakterien – Methan produzierende Bakterien, die organische Säuren in das benötigte Methan sowie Kohlendioxid umwandeln , usw.

An diesem komplexen Komplex von Transformationen ist einigen Quellen zufolge eine große Vielfalt an Mikroorganismen beteiligt – bis zu tausend Arten, aber die wichtigsten davon sind immer noch matanebildende Bakterien. Es ist zu beachten, dass sie sich viel langsamer vermehren und empfindlicher auf Umweltveränderungen reagieren als säurebildende fermentierende Mikroorganismen. Daher reichern sich zunächst flüchtige Säuren im fermentierten Medium an und die erste Stufe der Methanfermentation wird als sauer bezeichnet. Dann werden die Geschwindigkeiten der Bildung und Verarbeitung von Säuren angeglichen, so dass in Zukunft die Zersetzung des Substrats und die Gasbildung gleichzeitig ablaufen. Und natürlich hängt die Intensität der Gasentwicklung von den Bedingungen ab, die für das Leben methanbildender Bakterien geschaffen werden.

Sowohl säurebildende als auch methanproduzierende Bakterien kommen in der Natur allgegenwärtig vor, insbesondere in tierischen Exkrementen. Es wird angenommen, dass Rindermist einen vollständigen Satz an Mikroorganismen enthält, die für seine Fermentation notwendig sind. Eine Bestätigung dafür ist die Tatsache, dass im Pansen und Darm von Wiederkäuern ständig der Prozess der Methanbildung stattfindet. Daher ist es nicht erforderlich, für die Biogasproduktion Reinkulturen methanproduzierender Bakterien zu verwenden, um den Fermentationsprozess einzuleiten. Es reicht aus, den Bakterien bereits im Substrat geeignete Bedingungen für ihre lebenswichtige Aktivität zu bieten.

Um solche Bedingungen zu schaffen, werden organische Abfälle in speziellen Fermentationskammern (Bioreaktoren) fermentiert, in denen eine streng anaerobe Umgebung sowie geeignete Temperatur- und Säurebedingungen (pH), Druck usw. aufrechterhalten werden.

Bevor wir nun mit der Betrachtung verschiedener Bauarten von Biogasanlagen fortfahren, wollen wir kurz auf die Hauptfaktoren eingehen, die die Effizienz solcher Anlagen beeinflussen. Die Kenntnis dieser Faktoren wird die Bioanlage wirklich profitabel machen und die Arbeit, dringend benötigtes Gas zu beschaffen, nicht in nutzloses Mistschaufeln verwandeln!

Anlagen zur Erzeugung von Biogas aus Deponien werden im Allgemeinen in vier Haupttypen unterteilt:

• ohne Wärmezufuhr und ohne Durchmischung fermentierter Biomasse:
• ohne Wärmezufuhr, aber mit Durchmischung der fermentierten Masse;
• mit Wärmeversorgung und Biomassemischung;
• mit Wärmeversorgung, mit Biomassemischung und mit Mitteln zur Steuerung und Steuerung des Vergärungsprozesses.

Es ist klar, dass die obligatorischen Komponenten einer Biogasanlage – der Bioreaktor selbst und der Gastank zum Sammeln von Biogas, aber auch die Geräte zum Erhitzen der Biomasse, zum Mischen sowie Steuergeräte – sehr nützliche Dinge sind, auf die man aber verzichten kann ihnen.

Autor: Schomin A.A.

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