Was ist Biogas-Design?
Das Biogasdesign unterscheidet sich je nach Material und Produktionsmaßstab. Biogas ist eine Art von Biokraftstoff, der durch den anaeroben oder sauerstofffreien Abbau organischer Stoffe durch Bakterien entsteht. Organische Materialien umfassen typischerweise tierische und pflanzliche Abfälle sowie Energiepflanzen oder Pflanzen, die ausschließlich zum Zweck der Kraftstoffherstellung angebaut werden. Das dabei entstehende Gas kann zu Heizzwecken oder in konzentrierter Form für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Während sich das Biogasdesign in den Details unterscheidet, weisen die meisten Biogasanlagen ähnliche Hauptkomponenten auf, einschließlich eines Fermenters und eines Gasbehälters.
Der Fermenter ist ein luftdichter Behälter, in dem der Abfall entsorgt und zersetzt wird, und der Gasspeicher ist ein Tank, der die von der Aufschlämmung ausgestoßenen Gase nutzt. Bakterien im Faulbehälter zersetzen den Abfall und setzen beim Zersetzen Gase wie Kohlenmonoxid, Methan, Wasserstoff und Stickstoff frei. Um eine schnelle Zersetzung bei optimaler Gasproduktion zu ermöglichen, wird der Tank zwischen 29 ° C und 41 ° C (84,2 ° F-105,8 ° F) gehalten. Es ist am besten, die Aufschlämmung im Tank auf einem leicht basischen pH-Wert zu halten, um eine schnellere Zersetzung zu gewährleisten. In einem Versuch, die Aufschlämmung zu neutralisieren, neigt das Material dazu, mehr saures Kohlendioxid, ein gewünschtes Zersetzungsprodukt, abzugeben.
Durch ein Drucksystem werden die im Fermenter freigesetzten Gase in ein Loch in der Trommel des Gasbehälters geleitet. Das Biogas-Design des Gasspeichers ist darauf spezialisiert, dass das Gas ungehindert in den Behälter strömen kann, während gleichzeitig verhindert wird, dass angesaugtes Gas zurück in den Fermenter oder in die Außenumgebung gelangt. Dies ist sowohl für die Effizienz als auch für die Sicherheit wichtig, da viele dieser Gase brennbar sind und beim Mischen mit Sauerstoff oder anderen Gasen Explosionen verursachen können. Die Aufschlämmung im Tank muss auch gelegentlich gerührt werden, um zu verhindern, dass sich eine harte Kruste auf den Abfällen bildet. Eine Kruste kann die Gase in der Aufschlämmung einschließen und die Fähigkeit der Maschine beeinträchtigen, die Gase zu nutzen.
Die Biogasauslegung kann je nach benötigter Gasmenge, vorhandener Abfallmenge und dem Aufbau des Fermenters für die Chargen- oder Dauerbeschickung variieren. Batch-Fütterungssysteme verwenden hauptsächlich feste Abfälle, die in Raten in den Tank gegeben werden, und kontinuierliche Fütterungsmodelle führen dem Fermenter kontinuierlich Flüssigkeiten zu. Eine Biogasanlage kann eine Anlage entweder über oder unter der Erde platzieren, obwohl beide Modelle Vor- und Nachteile haben. Eine oberirdische Biogasanlage ist wartungsfreundlicher und kann von Solarwärme profitieren, erfordert jedoch höhere Bauinvestitionen, da sie für den Innendruck des Fermenters ausgelegt sein muss. Eine unterirdische Biogasanlage ist billiger zu bauen und einfacher zu versorgen, jedoch schwieriger zu reinigen und zu reparieren.
Biogas wird aus ökologischen und ökonomischen Gründen oft fossilen Energieträgern wie Öl oder Kohle vorgezogen. Die steigende Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre ist zu einem zentralen Thema des Problems der globalen Erwärmung geworden. Obwohl sowohl Biogas als auch fossile Brennstoffe Kohlenstoff emittieren, setzen fossile Brennstoffe Kohlenstoff frei, der seit vielen Jahren in der alten Biomasse vergraben und effektiv aus dem Kohlenstoffkreislauf entfernt wurde. Bei der Biogaserzeugung und -nutzung freigesetzter Kohlenstoff wurde erst vor kurzem in Form organischer Stoffe gespeichert und ist immer noch Teil des Kreislaufs. Daher wird die Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre beim Freisetzen nicht so stark gestört.
Befürworter der Biogaserzeugung ziehen auch Biogas fossilen Brennstoffen vor, da es sich um eine kostengünstige, erneuerbare Energiequelle handelt, bei der ansonsten verschwendete Materialien verwendet werden. Das Biogas-Design kann sich auf kleine Standorte beziehen und ist daher eine praktikable Option für Regionen in Entwicklungsländern. Kritiker des Biogasdesigns argumentieren, dass für die Biogaserzeugung angebaute Nahrungspflanzen zu einer globalen Nahrungsmittelknappheit führen werden. Biokraftstoffe können auch zu Entwaldung, Wasserverschmutzung, Bodenerosion und negativen Auswirkungen auf die Ölförderländer führen.